synthetische Evolutionstheorie, Artbegriff, Selektion, Adaption,…

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Simo

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Biologie

 

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 Evolution
riff
Gruppen von Individuen, die miteinander fruchtbare
Nachkommen haben können
Art be
g
biologischer Artbegriff:
↳selbe Fortpfla

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Abi Zusammenfassung von 2021 für Biologie im Tema Evolution

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Evolution riff Gruppen von Individuen, die miteinander fruchtbare Nachkommen haben können Art be g biologischer Artbegriff: ↳selbe Fortpflanzungsgemeinschaft ! immer gültig morphologischer Artbegriff: Gruppe von Lebewesen, die in wesentlichen Merkmalen untereinander und mit ihren Nachkommen übereinstimmen LUerwandschaftsverhältnisse von Arten, die nicht mehr exestierer herausfinden Brückentierfunde ! Problem bei konvergenz z.B. Emu-Straus biodiversität Phänomen der Vielfalt, der belebten Natur dazu gehört: 1. molekulare u. genetische Vielfalt innerhalb der Art, Vielfalt der Erbinformation u. molekulare Vielfalt aller Individuen 2. Artenvielfalt der Tiere, Pflanzen, Pilze, Einzeller 3. ökologische Vielfalt der Lebensgemeinschaften u. Ökosysteme zB. Bach, Wiese, Wald L stehen in enger Abhängigkeit zueinander evolutions theople evolutionstheorie von Lamack aufgestellt von Franzose Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) Lamarks Thesen : > Tier- und Pflanzengruppen sind unabhängig von- einander entstanden → innerhalb Gruppe finden Höherentwicklungen statt (Einfachen zum Komplexen) > Lebewesen haben inneres Anpassungsbedürfnis (inneres Bedürfnis zur Vervollkom commnung) veränderung der Umweltbedingungen Veränderung des Gebrauchs führt zu von organen • Gebrauch von Organen bewirkt bei Individuen deren Vervollkommnung (weiterentwicklung) + Nicht- gebrauch von Organen bewirkt bei den Individuen deren verkümmerungen > Erworbene Eigenschaften werden vererbt führen über Generationen zu Veränderte Umweltveränderungen Inneres Bedürfnis Gebrauch weiterentwicklung Nichtgebrauch Veränderungen der Lebewesen Verkümmerungen Veränderung der Art kritikpunkte aus heutiger Sicht: . • erworbene Eigenschaften können nicht vererbt werden • es handelt sich nicht um eine aktive, sondern um eine passive Anpassung an umweltbe- dingungen Abstammungstheorie (Deszendenztheorie): alle Arten stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab Inkonstanz der Arten > Organismen verändern sich wahrrend ihres Lebens, Veränderung hangt brauch oder Nichtgebrauch der Organe oder körperteile ab. (1. Naturgesetz) > Erworbene Eigenschaften...

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werden an Nachkommen weitergegeben (z. Naturgesetz) Laktiver Prozess der Anpassung von Lebewesen an veränderte Umweltbedingungen evolutionstheorie nach Darwin → aufgestellt von Engländer Charles Darwin (1809-1888) und lässt sich in Abstammungs- und Selektionstheorie aufteilen Selektionstheorie Individuen einer Art stehen in konkurrenz zueinander und die bessere an die gegebenen Lebensbedingungen angepassten Individuen haben mehr Nachkommen, weshalb sich ursprüngliche Arten verändern und auch neue Arten entstehen. > Lebewesen einer Art produzieren mehr Nachkommen als auf Dauer überleben können (überproduktion an Nachkommen) → Größe einer Population bleibt dennoch übere Längere Zeiträume annähernd konstant > Nachkommen sind untereinander nicht ganz gleich (Unterschiede in Bau, Lebensweise u. Verhalten) → Unterschiede/Variationen sind erblich bedingt • Individuen einer Population konkurrieren um verfügbare Ressourcen, die begrenzt sind (Nahrung, Lebensraum, Partner) → Existenzkampf (struggle for life") > Am besten an die Lebensbedingen angepasste Individuen (Träger vorteilhafter Merkmale) überleben mit höherer Wahrsch. /leben länger (survival of the fittest") * haben mehr Nachkommen als andere (können ihre Anlagen an die nächste Generation weiter- geben Dieser Prozess bezeichnet Darwin als natürliche Auslese natural Selection" > Über viele Generationen können sich Arten durch das Überleben der am besten an die Umweltbe- dingungen angepassten Individuen verändern (ständig verbessernde Anpassung an die Umwelt) . In unterschiedlichen Lebensräumen sind Tiere/Pflanzen mit verschiedenen Merkmalen unter - schiedlich angepasst und können daher konkurrenzfrei nebeneinander leben = Einnischung synthetische evolutionstheorie moderne synthetische Evolutionstheorie als Verbindung von Darwins Selektionstheorie mit heutigem Wissen → Grundlagen Darwins: Variabilitāt, natural selection", konkurrenz um begrenzte Ressourcen (survival of the fittest") Überproduktion an Nachkommen von Ge- Evolution = die Anderung der Allelfrequenz/Allelhäufigkeit innerhalb eines Genpools einer Population →Evolution läuft auf der Ebene von Populationen ab (Individuen können nicht evolvieren) 08 Mutation Rekombination Genpool der Population O Do Isolation Gendrift 00 Selektion 00 00 Artumwandwing Artaufspaltung Population (= Forpflanzungsgemeinschaft) = Gruppe von Individuen, die zur gleichen Zeit im gleichen Raum(Biotop)leben + sich untereinander fruchtbar fortpflanzen können Genpool = die Genotypen, aller Individuen einer Population zusammen → umfasst alle Allele, die zu einer bestimmten Zeit in der jeweiligen Population vorkommen Evolution ist ein Prozess der kontinuierlich abläuft +von verschiedenen Faktoren abhängt Evolutionsfaktoren (Evolutionsmechanismen) = Prozesse, die Genpool einer Population (Allelfrequenz) entscheident verändern Angepasstheit und Artbildung werden durch folgende Evolutionsfaktoren erklärt: 4 genet. Uariabilität (durch Rekombination + Mutation), Selektion, Isolation, Gendrift (durch Einnischung) ● Cytologie Biochemie Genetik 4.) Vorhersagen mit überprüfung 5.) Theorie bildung Okologie 4 Schlussfolgerung/Vorausorgen (Deduktion) Bsp. Entstehung eines Merkmals im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie: > Population vermehrt sich stark (Überproduktion an Nachkommen) (Selektionsdruck wächst) > Innerhalb des Genpools einer Population kommt es durch Mutation (in den keimzellen) zur Ausbildung neuer Allele genet. variabilitat innerhalb der Population wird größer hohe genet Variabilitat Tier- und Pflanzengeografie Anatomie Noul Theo Throne Selektionstheorie >Durch Rekombination (=Neukombination von Erbgut durch meiotische Teilung u. Befruchtung entsteht in der Population eine genet. Uariabilitat bezuglich eines best. Merkmals win Synthetische Theorie der Evolution • Individuen mit einem bestimmten Merkmal haben einen selektionsvorteil, da sie eine hohere reproduktive Fitness haben >In jeder Generation erhöht sich der Anteil der Allele in der Population, die zur Ausbildung eines bestimmten Merkmals führen Hype • Verschiebung der Allelfrequenz in Richtung dieser Allele → transformierende/ gerichtete selektion > Individuen mit diesem Merkmal setzen sich durch (es entsteht eine Population mit bestimmtem Merkmal) Was ist eine Theorie? weg von der Beobachtung zur Theorie 1.) Beobachtung 2.) Fragestellung (Induktion) 3.) Hypothese (Erklarungsvermutung) Physiologie Beobachtungen Wich Indation Hypotese 2 Parasitologie Immunologie Theate Dilution Schutoigungen Vuinsagen Experimente Populationsgenetik Proten durch wedere Experimente und beobachtungen Palkontologie Hose 3 Embryologie Verhabonsbiologie Ken Widerspruch 6.) weitere Beobachtungen Theorie trifft zu o. nicht Theorien bestehen aus Hypothesen, die sich überprüfen lassen (beweisbar) Theorie g Induktion: das Allgemeine Das Spezielle Einzelfälle führen zur Verallgemeinerung z. B. Schwäne auf See weiß Spekulation alle Schwäne sind weiß Deduktion: Das Allgemeine - Das Spezielle allgemeine Aussage ist überprüfbar →Weg von der Hypothese zur Theorie genetische variabilitat Variabilitat = vielfalt der Merkmale → genetische Vielfalt ist Ursache der Merkmalsvielfalt innerhalb einer Population Mutation und Rekombination sind Ursachen der Vielfalt Polymorphismus phānotypische variabilitat innerhalb einer Art Allel Zustandsform eines Gens = Ohne Uariabilität hätten alle Individuen einer Population vollig gleiche Phānotypen und damit gleiche Überlebens- u. Fortpflanzungschancen -Evolution ware nicht möglich phanotypische variabilitat hangt ab von genetischer Variabilität (Genotyp) + modifikatorischer Uiabilitat (umweltbedingte) Mechanismen der Evolution Mutation Allelvielfalt Rekombination d. Gene Basen werden durch andere ersetzt AS falsch o. stumme Mutation →keine o. geringe Auswirkung Mutation = zufällige, nicht zielgerichtete Veränderungen der Erbinformationen eines Individuums →neue Allele entstehen ausschließlich durch Mutationen Erweiterung. des Genpools →nur Mutationen in keimzellen können weitervererbt werden (beeinflussen den Genpool+ sind für Evolution von Bedeutung) →nur Mutationen auf den proteincodierende Gene d. DNA (~1,5% der Gesamt-DNA) konnen sich phāno- typisch auswirken) Uariabilität (Unterschiede in den Genen) 1111 Basen gehen verloren Rasterschubmutation Produkt unbrauchbar Einfügung eines Basentrippletts zusätzliche AS → keine bis gravierende Mutation kategorisierung von mutationen →→Genmutation, Chromosomenmutation, Genommutation kategorisierung von mutationen, nach ihrer Wirkung > neutrale Mutation keine o. so gut wie keine Auswirkungen auf den Phänotyp (weder nachteilig noch vorteilig •Bei späteren Umweltbedingungen können schäduche/vorteilhafte Mutationen entstehen •kommen vor, wenn das mutierte Allel rezessiv wirkt (von Wirkung des homologen Allels überdeckt) > schädliche Mutation: nachteilige Auswirkung auf Phänotyp > Letale Mutation: führt zum Tod (oft stirbt zygote o. frühes Embryo) > Vorteilhafte Mutation (für Auswirkungen auf d. Phänotyp des individuums): • sehr selten, da die meisten schon mehr o. weniger an ihre Umwelt angepasst sind u. deshalb die meisten Abweichungen des Phānotyps zum Nachteil des Individuums führen Bedeutung von Mutationen für Evolution: → Merkmale können sich ändern; kann für Genpool positiv sein, wenn sich dieser durchsetzt verandert es die Population bzw. Art Rekombination = neue Zusammensetzung der Allele bei der sexueller Fortpflanzung: Meiose + Be- fruchtung 4 Neumischung in jeden Individuen in jeder neuen Generation 1. Meiose Paarung der homologen Chromosomen (Chromatin-Tetrade) in der Metaphase •Ursprünglich vom Vater bzw. der Mutter stammende homologe Chromosomen lagern sich zufällig ..oberhalb" o. „unterhalb der Teilungsebene an › Verteilung der Chromosomen auf Tochterzelle geschieht zufällig Bildung von Ei-u. Samenzellen können 223~ 8,4 mio versch. Keimzellen ge- bildet werden # 2. Crossing- -over: Austausch von Chromosomenbruchstücken während Paarung homologen Chromosomen XX X₁ •Zufällig werden Gene des väterlichen Chromosoms auf Gene des mutterlichen Chromosoms ūbertragen + umgekehrt 3. Befruchtung: .: es hängt vom Zufall ab, welche der Samen- zellen die Eizelle befruchtet 4. Sexuelle Selektion: Wahl des Fortpflanzungspartners Durch Rekombinationsprozesse können nur bereits in der Population vorhandene Allele neu kombiniert werden + Allelaustausch kann nur innerhalb iner Population stattfinden → es entstehen neue Geno- und Phānotypen mit unterschiedlicher Allelfrequenz aber keine neuen Allele MATWRUCHE SELEKTION selektio = natürliche Auslese durch Umweltbedingungen → durch Selektionsfaktoren Umwelteinflusse gerichtete, nicht zufällige veränderung der Zusammensetzung des Genpools während Mutation/Rekombination Allelhäufigkeit im Genpool richtungslos (zufällig) verändern (Erhöhung der genetischen Variabilitāt), verandern due selection den Genpool in bestimmte Richtung und lässt genetische variabilitāt sinken → natürliche Selektion gibt der Evolution eine Richtung Selektion setzt am Phānotyp an mehr Individuen, die besser an gegebene Umwelteinflusse angepasst zeugen Nachkommen. •bringen mehr von ihren Allelen in den Genpool ein verändern die Allel- frequenz zu ihren Gunsten => Für das Leben in der jeweiligen Umwelt günstige werden häufiger, ungünstige werden weitergegeben seltener weiterg Fitness = Beitrag den ein Individuum zum Genpool der Population leistet Maß für die Fitness eines Individuums: > reproduktive Fitness (Fortpflanzungserfolg): = Fähigkeit eines organismus seine Erbanlagen in den Genpool der nächsten Generation einzubringen → messbar an der Anzahl der Nachkommen selektionsfaktoren = Einflüsse der Umwelt, die Selektionsdruck auslösen selektionsdruck = Einwirkung der Selektionsfaktoren auf Population Nahrung Raubvogelweibchen mehr als Männchen für Jungen Aufzucht Schlafplätze Jugend und Altersformen leben in getrennten Biotopen innerartlich Beute biotische Faktoren = Faktoren der belebten Natur (andere Organismen) zwischenartlich. Parasiten Fortpflanzung - Mimikry - Tarnung -Mimese - Wamtracht Fressfeinde Symbiose -Co-Evolution - Einnischung -konkurrenzausschlussprinzip -Räuber-Beute-Beziehung Selektions- faktoren Nahrungskonkurrenten sind- -Überwinterungsformen -wechselwarm/gleichwarm - Bergmann'sche Regel Allen'sche Regel Temperatur abiotische Faktoren -Faktoren, der unbelebten Natur Licht Licht-Schatten- Blätter Umwelt- Feuchtigkeit -Hoospflanzen -Amphibien Atmosphäre verschmutzung Boden pH-Wert -Feuchtigkeit Selektionsformen → Selektionsfaktoren haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Population →selektionsdruck •gerichtete (transformierende) selektion > einseitiger selektionsdruck →→ veränderung des Genpools in Richt Anpassung chtung waren • Forderung von Merkmalen, die bisher nicht gefördert waren/nicht häufig wan bessere stabilisierende Selektion > wenn Population an ihren Lebensraum angepasst ist, werden extreme Varianten eliminiert. Selektion verhindert veränderung •aufspaltende (clisruptive) Selektion > Teile der Population in unterschiedliche Bedingungen ausgesetzt. Entwicklung in unterschiedliche Richtung = Teilpopulation →stärkt Merkmale an beiden Rändern der Population >keine der Merkmalsausprägungen hat unter den aktuell herrschenden Umwelt- bedingungen gegenüber den anderen einen Selektionsvorteil > Es kann zur Trennung des Genpools u. damit zur Entstehung von Unterarten kommen A gerichtete stabilisierende DO aufspaltende Ökologische Nische = Gesamtheit aller abiotischen und biotischen Faktoren, die das Überleben einer Art beeinflussen → Beziehungsgefüge, kein Ort Einnischung - evolutiver Prozess, der zu Anpassung einer Art an die speziellen Lebensbedingungen führt Gendrift Sexuelle Selektion = Selektion, die das unterschiedliche Aussehen von Männchen u. Weibchen erklärt Geschlechts- oder sexualdimorphismus = unterschiedliches Erscheinungsbild von Hannchen und Weibchen → unterscheiden sich in ihren sekundāren Geschlechtsorganen (körpergröße, Gestalt, Färbung, Körperschmuck) Die Selektionsvorteile (gesteigerte reproduktive Fitness) des Geschlechtsdimorphismus überwiegen den Nachteilen (Auffälligkeit) + für Weibchen ist es auch von Vorteil ein besonders imposantes Männchen (besserer Gesundheits- & Ernährungszustand) Veränderung des Genpools durch Zufallsereignisse Gendrift in die Natur nicht direkt nach direkt nachweisbar (man geht erst von Gendrift aus, wenn alle anderen Evolutionsfaktoren ausscheiden) Zufällige Ereignisse (z. B. Seuchen, Waldbrände, Trockenheit, Erdbeben, Stūrme) können Allelfrequenz einer Population entscheidend verandern /sie auf ein Minimum reduzieren → Merkmale, die sich in der Ausgangspopulation als nachteilig erwiesen haben kommen, durch das Fehlen von konkurrierenden Phänotypen mit höherer Fitness zur Entfaltung je kleiner die Population, umso stärker ist die Wirkung der Gendrift + umso geringer die Wirkung der Fitness FLASCHENHALSEFFEKT → Ausgangspopulation mit hoher genetische Variabilität wird durch genetischen "Flaschenhals" zu neuer Population mit geringer genetischer Variabilitāt Großteil der Population wird vernichtet und wenige überlebende bilden die Basis für eine neue Population >wenige Individuen repräsentieren nur noch kleinen Teil des ursprünglichen Genpools genet. Verarmung > Restpopulation anfalliger für Infektionen, fortgesetzte Inzuchtrezessive Gene werden homozygot L> Population kann weiterschrumpfen und weiter gültig aussterben GRUNDEREFFEKT →neue Population wird durch einige wenige Individuen gegründet > Innerhalb der neuen Gründerpopulation unterscheidet sich Allelfrequenz im Vergleich zur Ursprungspopulation > noti notwendige Bedingungen: geographische Isolation der ursprungspopulation ADAPTATION Tarntracht: ahmt Färbung und Musterung des Untergrunds nach um nicht gesehen zu werden Mimese : ahmt körpergestalt und Bewegung seiner Umgebung nach Wamtracht durch intensive Farbe und Musterung machen auf sich aufmerksam Mimikry : macht Musterung und Farbgebung giftiger Individuen nach Durch biotische Selektionsfaktoren Symbiose (Co-Evolution) z. B. best. Russel passt nur in eine Blume; so hat jeder was davon ISOLATION & ARTBILDUNG (Adaptive Radiation = Faktoren, die den Genfluss innerhalb einer Population verhindern Isolation > Es entstehen neue Populationen, wenn sich sich aus Ursprungspopulation Teilpopulationen mit getrennten Genpools entwickeln > Zwischen den Teilpopulationen findet kein Genfluss/Allel austausch mehr statt (= Isolation) > Beide Genpools werden unterschiedlich + unabhängig voneinander verändert > Unterschiede zwischen den getrennten Genpools nehmen zu > Beim Entstehen einer Fortpflanzungsbarriere liegen getrennte Genpools, als auch getrennte Arten vor Isolationsmechanismen = unterschiedliche Ursachen für Fortpflanzungsbarrieren → Verhindern Geburt fruchtbarer Nachkommen über die Artgrenzen hinweg → Aufrechterhaltung der Trennung des Genpools Prazygotische Isolationsmechanismen = es kommt zu keiner Paarung der Sexual partnern geographische Iso- lation: zeitliche Isolation: ethologische Isolation (Verhaltensisolation) anatomische Isolation : mechanische Isolation: physiologische Isolations potenzielle Paarungspartner begegnen sich, paaren sich aber nicht gametische Isolation Isolation potenzielle Partner können sich räumlich nicht begegnen → andere verbreitungsgebiete andere ökologische Nischen Fitness Isolation : potenzielle Paarungspartner pflanzen sich nicht zur gleichen Zeit fort z.B. untersch. Jahreszeiten,... genetische Isolation potenzielle Paarungspartner zeigen große Unterschiede im Paarungsverhalten z.B. Sexuallockstoffe, optische signale Postzygotische Isolationsmechanismen = es findet noch eine Befruchtung statt, die Nachkommen sind jedoch nicht lebensfähig, steril oder benachteiligt entwicklungsbiologische potenzielle Paarungspartner paaren sich, es werden jedoch keine Spermienzellen übertragen Unterschiede in Form und Größe der Geschlechtsorgane Bei artfremden Gameten passen jeweilige molekulare Erkennungssignale nicht zueinander Die Eizelle wird befruchtet, der entsprechende keim stirbt jedoch ab Der keim entwickelt sich, der entstandene F₁-Hybride besitzt jedoch verminderte Lebensfähigkeit potenzielle Paarungspartner erzeugen F₁-Nachkommen. Diese sind aber durch zwischenartliche Unterschiede im Erbmaterial unfruchtbar u. können deshalb keine weitere Filialgenerationen erzeugen sympatrische Artbildung Lleben in einem Ökosystem rep odutive Isolation Population der Art A Population der Art B >In einem Ökosystem bildet sich durch Mutationen (bei Pflanzen zB. Genommutation (Polyploidsierung)/ Rekombination eine neue Eigenschaften. >Individuen mit neuer Eigenschaften pflanzen sich zunächst bevorzugt, später ausschließlich untereinander fort (Durch ökologische, ethnologische, zeitliche o andere Isolation) es findet kein Genfluss mehr statt >In demselben Lebensraum ist eine neue Art entstanden (ohne geographische Trennung) allopatrische Artbildung durch Umweltbedingungen wird Ökosystem auseinander brechen → Population bildet durch geographische Isolation von ihrer Ausgangsart eine neue Art > durch geographische Trennung wird Genpool in zwei Teilpopulationen aufgespalten (Unter- brechung d. Genflusses) > • getrennte Teilgruppen entwickeln sich bei unterschiedlichen Umwelt-u. Selektions (Mutation, Rekombination, selektion) ionsbedingungen > In getrennten Lebensräumen sind zwei neue Arten entstanden, die sich so sehr voneinander unterscheiden, dass sie nicht mehr durchmischen können (können keine fruchtbaren Nachkommen mehr zeugen) peripatrische Artbildung > Grundpopulation außerhalb des Verbreitungs- gebietes der Ursprungspopulation ansiedelt genet variabilität ist gering, kann aufgrund veränderter Umweltbedingungen schnell neue Art entwickeln > me 08 weiter tein Gen- 4 Hutation Genfues fuss Selektion moguch repre ndation adaptive padiation = Aufflächerung einer wenig spezialisierten Stammart in mehrere stärker spezial- isierte Arten, innerhalb relativ kurzer Zeit >Herausbildung spezifischer Anpassungen an vorhandene Umweltverhältnisse >Einnischung der Arten in unterschiedliche ökologische Nischen >Begünstigung des vorgangs durch Faktoren wie geographische isolation o. das Fehlen von natürlichen Feinden trotz mehrerer Unterschiede bleiben wesentliche Merkmale einer stammart erhalten Radation ist möglich, wenn: >eine Population auf unbesiedeltes Gebiet gelangt (z.B. erste Landpflanzen) > eine konkurrierende Gruppe ausstierbt (z. B. Dinosaurier u. Säugetiere) > Population durch Erwerb eines Schlüsselmerkmals eine neue Großnische erschließen kann (z.B. Flugfähigkeit der Vögel) Bsp. Darwinfinken. > durch Zufall gelangen einige Individuen der Stammart auf eine Insel und bilden dort die Gründerpopulation • Gründerpopulation ist geographisch von Stammart isoliert (Gendrift → geographischer Iso- lation Gründereffekt) > Genpool der Gründer pop, zunächst sehr klein (genet. Uariabilitat gering) > Gründerpop, keine innerartige oder zwischenartige konkurrenz Pop. wuchs schnell und stark, da sie sich optimal vermehren konnten →je großer Population, desto größer ist auch die genetische variabilitāt (Mutation/Rekombination bei sexueller Vermehrung) > Zunahme der Größe der Pop. führt vermehrt zur innerartlichen konkurrenz (um Nahrung, Raum...) > Selektionsdruck wächst stark

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Vielen Dank, wirklich hilfreich für mich, da wir gerade genau das Thema in der Schule haben 😁

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Verhalten) → Unterschiede/Variationen sind erblich bedingt • Individuen einer Population konkurrieren um verfügbare Ressourcen, die begrenzt sind (Nahrung, Lebensraum, Partner) → Existenzkampf (struggle for life") > Am besten an die Lebensbedingen angepasste Individuen (Träger vorteilhafter Merkmale) überleben mit höherer Wahrsch. /leben länger (survival of the fittest") * haben mehr Nachkommen als andere (können ihre Anlagen an die nächste Generation weiter- geben Dieser Prozess bezeichnet Darwin als natürliche Auslese natural Selection" > Über viele Generationen können sich Arten durch das Überleben der am besten an die Umweltbe- dingungen angepassten Individuen verändern (ständig verbessernde Anpassung an die Umwelt) . In unterschiedlichen Lebensräumen sind Tiere/Pflanzen mit verschiedenen Merkmalen unter - schiedlich angepasst und können daher konkurrenzfrei nebeneinander leben = Einnischung synthetische evolutionstheorie moderne synthetische Evolutionstheorie als Verbindung von Darwins Selektionstheorie mit heutigem Wissen → Grundlagen Darwins: Variabilitāt, natural selection", konkurrenz um begrenzte Ressourcen (survival of the fittest") Überproduktion an Nachkommen von Ge- Evolution = die Anderung der Allelfrequenz/Allelhäufigkeit innerhalb eines Genpools einer Population →Evolution läuft auf der Ebene von Populationen ab (Individuen können nicht evolvieren) 08 Mutation Rekombination Genpool der Population O Do Isolation Gendrift 00 Selektion 00 00 Artumwandwing Artaufspaltung Population (= Forpflanzungsgemeinschaft) = Gruppe von Individuen, die zur gleichen Zeit im gleichen Raum(Biotop)leben + sich untereinander fruchtbar fortpflanzen können Genpool = die Genotypen, aller Individuen einer Population zusammen → umfasst alle Allele, die zu einer bestimmten Zeit in der jeweiligen Population vorkommen Evolution ist ein Prozess der kontinuierlich abläuft +von verschiedenen Faktoren abhängt Evolutionsfaktoren (Evolutionsmechanismen) = Prozesse, die Genpool einer Population (Allelfrequenz) entscheident verändern Angepasstheit und Artbildung werden durch folgende Evolutionsfaktoren erklärt: 4 genet. Uariabilität (durch Rekombination + Mutation), Selektion, Isolation, Gendrift (durch Einnischung) ● Cytologie Biochemie Genetik 4.) Vorhersagen mit überprüfung 5.) Theorie bildung Okologie 4 Schlussfolgerung/Vorausorgen (Deduktion) Bsp. Entstehung eines Merkmals im Sinne der synthetischen Evolutionstheorie: > Population vermehrt sich stark (Überproduktion an Nachkommen) (Selektionsdruck wächst) > Innerhalb des Genpools einer Population kommt es durch Mutation (in den keimzellen) zur Ausbildung neuer Allele genet. variabilitat innerhalb der Population wird größer hohe genet Variabilitat Tier- und Pflanzengeografie Anatomie Noul Theo Throne Selektionstheorie >Durch Rekombination (=Neukombination von Erbgut durch meiotische Teilung u. Befruchtung entsteht in der Population eine genet. Uariabilitat bezuglich eines best. Merkmals win Synthetische Theorie der Evolution • Individuen mit einem bestimmten Merkmal haben einen selektionsvorteil, da sie eine hohere reproduktive Fitness haben >In jeder Generation erhöht sich der Anteil der Allele in der Population, die zur Ausbildung eines bestimmten Merkmals führen Hype • Verschiebung der Allelfrequenz in Richtung dieser Allele → transformierende/ gerichtete selektion > Individuen mit diesem Merkmal setzen sich durch (es entsteht eine Population mit bestimmtem Merkmal) Was ist eine Theorie? weg von der Beobachtung zur Theorie 1.) Beobachtung 2.) Fragestellung (Induktion) 3.) Hypothese (Erklarungsvermutung) Physiologie Beobachtungen Wich Indation Hypotese 2 Parasitologie Immunologie Theate Dilution Schutoigungen Vuinsagen Experimente Populationsgenetik Proten durch wedere Experimente und beobachtungen Palkontologie Hose 3 Embryologie Verhabonsbiologie Ken Widerspruch 6.) weitere Beobachtungen Theorie trifft zu o. nicht Theorien bestehen aus Hypothesen, die sich überprüfen lassen (beweisbar) Theorie g Induktion: das Allgemeine Das Spezielle Einzelfälle führen zur Verallgemeinerung z. B. Schwäne auf See weiß Spekulation alle Schwäne sind weiß Deduktion: Das Allgemeine - Das Spezielle allgemeine Aussage ist überprüfbar →Weg von der Hypothese zur Theorie genetische variabilitat Variabilitat = vielfalt der Merkmale → genetische Vielfalt ist Ursache der Merkmalsvielfalt innerhalb einer Population Mutation und Rekombination sind Ursachen der Vielfalt Polymorphismus phānotypische variabilitat innerhalb einer Art Allel Zustandsform eines Gens = Ohne Uariabilität hätten alle Individuen einer Population vollig gleiche Phānotypen und damit gleiche Überlebens- u. Fortpflanzungschancen -Evolution ware nicht möglich phanotypische variabilitat hangt ab von genetischer Variabilität (Genotyp) + modifikatorischer Uiabilitat (umweltbedingte) Mechanismen der Evolution Mutation Allelvielfalt Rekombination d. Gene Basen werden durch andere ersetzt AS falsch o. stumme Mutation →keine o. geringe Auswirkung Mutation = zufällige, nicht zielgerichtete Veränderungen der Erbinformationen eines Individuums →neue Allele entstehen ausschließlich durch Mutationen Erweiterung. des Genpools →nur Mutationen in keimzellen können weitervererbt werden (beeinflussen den Genpool+ sind für Evolution von Bedeutung) →nur Mutationen auf den proteincodierende Gene d. DNA (~1,5% der Gesamt-DNA) konnen sich phāno- typisch auswirken) Uariabilität (Unterschiede in den Genen) 1111 Basen gehen verloren Rasterschubmutation Produkt unbrauchbar Einfügung eines Basentrippletts zusätzliche AS → keine bis gravierende Mutation kategorisierung von mutationen →→Genmutation, Chromosomenmutation, Genommutation kategorisierung von mutationen, nach ihrer Wirkung > neutrale Mutation keine o. so gut wie keine Auswirkungen auf den Phänotyp (weder nachteilig noch vorteilig •Bei späteren Umweltbedingungen können schäduche/vorteilhafte Mutationen entstehen •kommen vor, wenn das mutierte Allel rezessiv wirkt (von Wirkung des homologen Allels überdeckt) > schädliche Mutation: nachteilige Auswirkung auf Phänotyp > Letale Mutation: führt zum Tod (oft stirbt zygote o. frühes Embryo) > Vorteilhafte Mutation (für Auswirkungen auf d. Phänotyp des individuums): • sehr selten, da die meisten schon mehr o. weniger an ihre Umwelt angepasst sind u. deshalb die meisten Abweichungen des Phānotyps zum Nachteil des Individuums führen Bedeutung von Mutationen für Evolution: → Merkmale können sich ändern; kann für Genpool positiv sein, wenn sich dieser durchsetzt verandert es die Population bzw. Art Rekombination = neue Zusammensetzung der Allele bei der sexueller Fortpflanzung: Meiose + Be- fruchtung 4 Neumischung in jeden Individuen in jeder neuen Generation 1. Meiose Paarung der homologen Chromosomen (Chromatin-Tetrade) in der Metaphase •Ursprünglich vom Vater bzw. der Mutter stammende homologe Chromosomen lagern sich zufällig ..oberhalb" o. „unterhalb der Teilungsebene an › Verteilung der Chromosomen auf Tochterzelle geschieht zufällig Bildung von Ei-u. Samenzellen können 223~ 8,4 mio versch. Keimzellen ge- bildet werden # 2. Crossing- -over: Austausch von Chromosomenbruchstücken während Paarung homologen Chromosomen XX X₁ •Zufällig werden Gene des väterlichen Chromosoms auf Gene des mutterlichen Chromosoms ūbertragen + umgekehrt 3. Befruchtung: .: es hängt vom Zufall ab, welche der Samen- zellen die Eizelle befruchtet 4. Sexuelle Selektion: Wahl des Fortpflanzungspartners Durch Rekombinationsprozesse können nur bereits in der Population vorhandene Allele neu kombiniert werden + Allelaustausch kann nur innerhalb iner Population stattfinden → es entstehen neue Geno- und Phānotypen mit unterschiedlicher Allelfrequenz aber keine neuen Allele MATWRUCHE SELEKTION selektio = natürliche Auslese durch Umweltbedingungen → durch Selektionsfaktoren Umwelteinflusse gerichtete, nicht zufällige veränderung der Zusammensetzung des Genpools während Mutation/Rekombination Allelhäufigkeit im Genpool richtungslos (zufällig) verändern (Erhöhung der genetischen Variabilitāt), verandern due selection den Genpool in bestimmte Richtung und lässt genetische variabilitāt sinken → natürliche Selektion gibt der Evolution eine Richtung Selektion setzt am Phānotyp an mehr Individuen, die besser an gegebene Umwelteinflusse angepasst zeugen Nachkommen. •bringen mehr von ihren Allelen in den Genpool ein verändern die Allel- frequenz zu ihren Gunsten => Für das Leben in der jeweiligen Umwelt günstige werden häufiger, ungünstige werden weitergegeben seltener weiterg Fitness = Beitrag den ein Individuum zum Genpool der Population leistet Maß für die Fitness eines Individuums: > reproduktive Fitness (Fortpflanzungserfolg): = Fähigkeit eines organismus seine Erbanlagen in den Genpool der nächsten Generation einzubringen → messbar an der Anzahl der Nachkommen selektionsfaktoren = Einflüsse der Umwelt, die Selektionsdruck auslösen selektionsdruck = Einwirkung der Selektionsfaktoren auf Population Nahrung Raubvogelweibchen mehr als Männchen für Jungen Aufzucht Schlafplätze Jugend und Altersformen leben in getrennten Biotopen innerartlich Beute biotische Faktoren = Faktoren der belebten Natur (andere Organismen) zwischenartlich. Parasiten Fortpflanzung - Mimikry - Tarnung -Mimese - Wamtracht Fressfeinde Symbiose -Co-Evolution - Einnischung -konkurrenzausschlussprinzip -Räuber-Beute-Beziehung Selektions- faktoren Nahrungskonkurrenten sind- -Überwinterungsformen -wechselwarm/gleichwarm - Bergmann'sche Regel Allen'sche Regel Temperatur abiotische Faktoren -Faktoren, der unbelebten Natur Licht Licht-Schatten- Blätter Umwelt- Feuchtigkeit -Hoospflanzen -Amphibien Atmosphäre verschmutzung Boden pH-Wert -Feuchtigkeit Selektionsformen → Selektionsfaktoren haben unterschiedliche Auswirkungen auf die Population →selektionsdruck •gerichtete (transformierende) selektion > einseitiger selektionsdruck →→ veränderung des Genpools in Richt Anpassung chtung waren • Forderung von Merkmalen, die bisher nicht gefördert waren/nicht häufig wan bessere stabilisierende Selektion > wenn Population an ihren Lebensraum angepasst ist, werden extreme Varianten eliminiert. Selektion verhindert veränderung •aufspaltende (clisruptive) Selektion > Teile der Population in unterschiedliche Bedingungen ausgesetzt. Entwicklung in unterschiedliche Richtung = Teilpopulation →stärkt Merkmale an beiden Rändern der Population >keine der Merkmalsausprägungen hat unter den aktuell herrschenden Umwelt- bedingungen gegenüber den anderen einen Selektionsvorteil > Es kann zur Trennung des Genpools u. damit zur Entstehung von Unterarten kommen A gerichtete stabilisierende DO aufspaltende Ökologische Nische = Gesamtheit aller abiotischen und biotischen Faktoren, die das Überleben einer Art beeinflussen → Beziehungsgefüge, kein Ort Einnischung - evolutiver Prozess, der zu Anpassung einer Art an die speziellen Lebensbedingungen führt Gendrift Sexuelle Selektion = Selektion, die das unterschiedliche Aussehen von Männchen u. Weibchen erklärt Geschlechts- oder sexualdimorphismus = unterschiedliches Erscheinungsbild von Hannchen und Weibchen → unterscheiden sich in ihren sekundāren Geschlechtsorganen (körpergröße, Gestalt, Färbung, Körperschmuck) Die Selektionsvorteile (gesteigerte reproduktive Fitness) des Geschlechtsdimorphismus überwiegen den Nachteilen (Auffälligkeit) + für Weibchen ist es auch von Vorteil ein besonders imposantes Männchen (besserer Gesundheits- & Ernährungszustand) Veränderung des Genpools durch Zufallsereignisse Gendrift in die Natur nicht direkt nach direkt nachweisbar (man geht erst von Gendrift aus, wenn alle anderen Evolutionsfaktoren ausscheiden) Zufällige Ereignisse (z. B. Seuchen, Waldbrände, Trockenheit, Erdbeben, Stūrme) können Allelfrequenz einer Population entscheidend verandern /sie auf ein Minimum reduzieren → Merkmale, die sich in der Ausgangspopulation als nachteilig erwiesen haben kommen, durch das Fehlen von konkurrierenden Phänotypen mit höherer Fitness zur Entfaltung je kleiner die Population, umso stärker ist die Wirkung der Gendrift + umso geringer die Wirkung der Fitness FLASCHENHALSEFFEKT → Ausgangspopulation mit hoher genetische Variabilität wird durch genetischen "Flaschenhals" zu neuer Population mit geringer genetischer Variabilitāt Großteil der Population wird vernichtet und wenige überlebende bilden die Basis für eine neue Population >wenige Individuen repräsentieren nur noch kleinen Teil des ursprünglichen Genpools genet. Verarmung > Restpopulation anfalliger für Infektionen, fortgesetzte Inzuchtrezessive Gene werden homozygot L> Population kann weiterschrumpfen und weiter gültig aussterben GRUNDEREFFEKT →neue Population wird durch einige wenige Individuen gegründet > Innerhalb der neuen Gründerpopulation unterscheidet sich Allelfrequenz im Vergleich zur Ursprungspopulation > noti notwendige Bedingungen: geographische Isolation der ursprungspopulation ADAPTATION Tarntracht: ahmt Färbung und Musterung des Untergrunds nach um nicht gesehen zu werden Mimese : ahmt körpergestalt und Bewegung seiner Umgebung nach Wamtracht durch intensive Farbe und Musterung machen auf sich aufmerksam Mimikry : macht Musterung und Farbgebung giftiger Individuen nach Durch biotische Selektionsfaktoren Symbiose (Co-Evolution) z. B. best. Russel passt nur in eine Blume; so hat jeder was davon ISOLATION & ARTBILDUNG (Adaptive Radiation = Faktoren, die den Genfluss innerhalb einer Population verhindern Isolation > Es entstehen neue Populationen, wenn sich sich aus Ursprungspopulation Teilpopulationen mit getrennten Genpools entwickeln > Zwischen den Teilpopulationen findet kein Genfluss/Allel austausch mehr statt (= Isolation) > Beide Genpools werden unterschiedlich + unabhängig voneinander verändert > Unterschiede zwischen den getrennten Genpools nehmen zu > Beim Entstehen einer Fortpflanzungsbarriere liegen getrennte Genpools, als auch getrennte Arten vor Isolationsmechanismen = unterschiedliche Ursachen für Fortpflanzungsbarrieren → Verhindern Geburt fruchtbarer Nachkommen über die Artgrenzen hinweg → Aufrechterhaltung der Trennung des Genpools Prazygotische Isolationsmechanismen = es kommt zu keiner Paarung der Sexual partnern geographische Iso- lation: zeitliche Isolation: ethologische Isolation (Verhaltensisolation) anatomische Isolation : mechanische Isolation: physiologische Isolations potenzielle Paarungspartner begegnen sich, paaren sich aber nicht gametische Isolation Isolation potenzielle Partner können sich räumlich nicht begegnen → andere verbreitungsgebiete andere ökologische Nischen Fitness Isolation : potenzielle Paarungspartner pflanzen sich nicht zur gleichen Zeit fort z.B. untersch. Jahreszeiten,... genetische Isolation potenzielle Paarungspartner zeigen große Unterschiede im Paarungsverhalten z.B. Sexuallockstoffe, optische signale Postzygotische Isolationsmechanismen = es findet noch eine Befruchtung statt, die Nachkommen sind jedoch nicht lebensfähig, steril oder benachteiligt entwicklungsbiologische potenzielle Paarungspartner paaren sich, es werden jedoch keine Spermienzellen übertragen Unterschiede in Form und Größe der Geschlechtsorgane Bei artfremden Gameten passen jeweilige molekulare Erkennungssignale nicht zueinander Die Eizelle wird befruchtet, der entsprechende keim stirbt jedoch ab Der keim entwickelt sich, der entstandene F₁-Hybride besitzt jedoch verminderte Lebensfähigkeit potenzielle Paarungspartner erzeugen F₁-Nachkommen. Diese sind aber durch zwischenartliche Unterschiede im Erbmaterial unfruchtbar u. können deshalb keine weitere Filialgenerationen erzeugen sympatrische Artbildung Lleben in einem Ökosystem rep odutive Isolation Population der Art A Population der Art B >In einem Ökosystem bildet sich durch Mutationen (bei Pflanzen zB. Genommutation (Polyploidsierung)/ Rekombination eine neue Eigenschaften. >Individuen mit neuer Eigenschaften pflanzen sich zunächst bevorzugt, später ausschließlich untereinander fort (Durch ökologische, ethnologische, zeitliche o andere Isolation) es findet kein Genfluss mehr statt >In demselben Lebensraum ist eine neue Art entstanden (ohne geographische Trennung) allopatrische Artbildung durch Umweltbedingungen wird Ökosystem auseinander brechen → Population bildet durch geographische Isolation von ihrer Ausgangsart eine neue Art > durch geographische Trennung wird Genpool in zwei Teilpopulationen aufgespalten (Unter- brechung d. Genflusses) > • getrennte Teilgruppen entwickeln sich bei unterschiedlichen Umwelt-u. Selektions (Mutation, Rekombination, selektion) ionsbedingungen > In getrennten Lebensräumen sind zwei neue Arten entstanden, die sich so sehr voneinander unterscheiden, dass sie nicht mehr durchmischen können (können keine fruchtbaren Nachkommen mehr zeugen) peripatrische Artbildung > Grundpopulation außerhalb des Verbreitungs- gebietes der Ursprungspopulation ansiedelt genet variabilität ist gering, kann aufgrund veränderter Umweltbedingungen schnell neue Art entwickeln > me 08 weiter tein Gen- 4 Hutation Genfues fuss Selektion moguch repre ndation adaptive padiation = Aufflächerung einer wenig spezialisierten Stammart in mehrere stärker spezial- isierte Arten, innerhalb relativ kurzer Zeit >Herausbildung spezifischer Anpassungen an vorhandene Umweltverhältnisse >Einnischung der Arten in unterschiedliche ökologische Nischen >Begünstigung des vorgangs durch Faktoren wie geographische isolation o. das Fehlen von natürlichen Feinden trotz mehrerer Unterschiede bleiben wesentliche Merkmale einer stammart erhalten Radation ist möglich, wenn: >eine Population auf unbesiedeltes Gebiet gelangt (z.B. erste Landpflanzen) > eine konkurrierende Gruppe ausstierbt (z. B. Dinosaurier u. Säugetiere) > Population durch Erwerb eines Schlüsselmerkmals eine neue Großnische erschließen kann (z.B. Flugfähigkeit der Vögel) Bsp. Darwinfinken. > durch Zufall gelangen einige Individuen der Stammart auf eine Insel und bilden dort die Gründerpopulation • Gründerpopulation ist geographisch von Stammart isoliert (Gendrift → geographischer Iso- lation Gründereffekt) > Genpool der Gründer pop, zunächst sehr klein (genet. Uariabilitat gering) > Gründerpop, keine innerartige oder zwischenartige konkurrenz Pop. wuchs schnell und stark, da sie sich optimal vermehren konnten →je großer Population, desto größer ist auch die genetische variabilitāt (Mutation/Rekombination bei sexueller Vermehrung) > Zunahme der Größe der Pop. führt vermehrt zur innerartlichen konkurrenz (um Nahrung, Raum...) > Selektionsdruck wächst stark