Evolutionstheorien
Darwin und Lamarck
Evolutionstheorien
J. B. d. Lamarck (1744- 1829)
Leben entsteht in einem spontanen Prozess der Urzeugung und entwickelt sich kontinuierlich weiter. Urzeugung erfolgte mehrfach unabhängig voneinander, keine gemeinsamen Vorfahren!
2 Gesetze:
Der ständige Gebrauch eines Organs stärkt es, es entwickelt sich, nicht gebrauchte Organe verkümmern.
Diese Anpassungen an Umweltbedingungen bzw. - veränderungen werden vererbt.
(Arten verändern sich)
LAMARCK IST HEUTE GRUNDSÄTZLICH ÜBERHOLT!
Charles Darwin (1809-1872)
In seiner Selektionstheorie nennt er folgende Faktoren:
Überproduktion an Individuen
Varietäten bei Individuen einer Art werden vererbt
Struggle for life (Überlebenskampf)
Survival of the fittest (die am besten angepassten Individuen überleben)
Als Selektionsfaktoren wirken die bekannten Ökologiefaktoren (abiotische und biotische).
Hier eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Evolutionstheorien aus der Wikipedia.
Synthetische Evolutionstheorie
Auf Darwin basierende heute favorisierte synthetische Evolutionstheorie.
Sie vereinigt die Erkenntnisse der Darwinschen Selektionstheorie mit den modernen Erkenntissen der Genetiker:
MUTATION + REKOMBINATION ===> VARIABILITÄT
==> SELEKTION
Genauer gesagt wirken verschiedene Evolutionsfaktoren zusammen auf den Genpool einer Population ein und können so zur Weiterentwicklung und Entstehung neuer Arten führen.
Evolutionsfaktoren sind:
Evolutionsfaktoren im weiteren Sinne:
Hier erfährst du mehr über diese Theorien:
Spektrum-Artikel über Darwins Selektionstheorie.
Video über Darwin von the simple biology
Video über Lamarck von the simple biology
Video Darwin vs Lamarck von the simple biology
Video über die synthetische Evolutionstheorie von the simple biology
Video über die Evolutionsfaktoren
Artikel: Epigenetik: Lamarck hatte (teilweise) recht
Selektionsfaktoren
Als Selektionsfaktoren können alle ökologischen Faktoren (also abiotische und biotische) wirken!
Beispiele
abiotische Selektionsfaktoren
biotische Selektionsfaktoren
Die Selektionsfaktoren bewirken einen Selektionsdruck, der in eine bestimmte Richtung wirkt. So kommt es zu Veränderungen des Genpools.
Genpool = Gesamtheit der Gene einer Population
Population: Vertreter einer Art in einem zusammenhängenden Lebensraum
Beispiel: Alle Buntspechte in einem zusammenhängenden Waldstück bilden eine Population.
Selektionsformen
Verändert sich die Umwelt in eine bestimmte Richtung, kommt es beispielsweise wie aktuell zu einer Klimaerwärmung über einen längeren Zeitraum, so findet eine gerichtete Selektion statt.
Daneben gibt es auch eine stabilisierende Selektion, bei der der Selektionsdruck in Richtung der am häufigsten ausgeprägten Merkmalskombination geht. So ist es bei gleichbleibenden Umweltbedingungen.
Die Variationsbreite wird dadurch verringert.
Haben nicht die „Durchschnittstypen“ einen Selektionsvorteil sondern die Extremtypen an beiden Seiten des Merkmalsspektrums, kommt es zu einer disruptiven Selektion. Diese führt letztendlich zur Merkmalsaufspaltung, zur Ausbildung unterschiedlicher Phänotypen.
Hier ist eine Zusammenfassung dieser Selektionstypen mit den entsprechenden Graphen:
http://www.biologie-schule.de/evolutionsfaktor-selektion.php
Tarnung bedeutet, dass eine Art an ihren Untergrund so angepasst ist, dass sie für einen potentiellen Feind (oder ein potentielles Beutetier nicht so leicht erkennbar ist.
Mimese ist eine Nachahmungstracht, hier werden Gegenstände aus der Umgebung nachgeahmt.
Mimikry ist eine Scheinwarntracht. Eine wehrhafte, giftige oder übelschmeckende Art wird nachgeahmt, um einen potentiellen Fressfeind abzuschrecken.
Wikipedia-Artikel zur Tarnung mit vielen Beispielen im Bild.
Hier ist eine kurze Zusammenfassung Tarnen - Warnen - Täuschen
Koevolution
Koevolution, auch Coevolution, bezeichnet im Rahmen der Evolutionstheorie einen evolutionären Prozess mit wechselseitiger Anpassung zweier Arten, die in einer engen Beziehung zueinander stehen. Dies kann sich über sehr lange Zeiträume in der Stammesgeschichte beider Arten erstrecken.
Folglich ist der Begriff auf Artenpaare beschränkt, bei denen beide Arten einen starken Selektionsdruck aufeinander ausüben.
Das Ergebnis der Koevolution sind Koadaptationen („Ko-Anpassung“), die bei beiden beteiligten Arten auftreten.
Beispiele für Koevolution gibt es z.B. bei den Beziehungen zwischen
· den beiden beteiligten Arten einer Symbiose
· Parasiten und ihren Wirten
· manchmal bei Beutegreifern und ihren Beutetieren oder -pflanzen (enge Räuber-Beute-Beziehung)
Hier ist ein anschauliches Erklärvideo
Hier ist ein Beispiel für evolutives Wettrüsten
Phylogentische Systematik nach Hennig (nur Profilkurs)
Grundgedanke:
Entwicklung eines Stammbaums mit den Gruppen, die sich auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückverfolgen lassen (=> Geschlossene Abstammungsgemeinschaft, Monophylum)
Evolutive Neuheit (Synapomorphie) als „Ausweis“
Statt von „Familien“, „Stämmen“ spricht man nur noch von „Taxon“ (Gruppe)
Beispiel:
Die Insekten (Insecta) bilden ein Monophylum, eine geschlossene Abstammungsgemeinschaft, weil sie und nur sie
· 6 Laufbeine
· Facettenaugen
· Körpergliederung Kopf-Brust-Hinterleib
· Außenskelett aus Chitin besitzen.
Diese Eigenschaften sind also die synapomorphen Merkmale der Insekten.
Isolation und Artbildung
In der modernen Systematik geht man immer davon aus, dass sich eine Ausgangsart aufspaltet und daraus zwei Folgearten entstehen (dichotome Aufspaltung).
Von zwei Arten kann man nach der Definition des Biologischen Artbegriffs erst dann sprechen, wenn keine Vermischung mehr möglich ist, d.h. keine Paarung und Zeugung fortpflanzungsfähiger Nachkommen erfolgt (Kriterium der reproduktiven Isolation)
Biologischer Artbegriff:
Nur Angehörige derselben Art können sich untereinander paaren und fruchtbare Nachkommen hervorbringen.
ð Hunderassen (können sich untereinander erfolgreich paaren)
ð Pferd und Esel sind unterschiedliche Arten (Maultier, Maulesel sind unfruchtbar)
ð Amsel und Kohlmeise sind 2 Arten, sie paaren sich gar nicht.
Artikel zur Artbildung aus der Wikipedia
Kurzes Video zur allopatrischen Artbildung
Video zur Artbildung allgemein
Formen der Artbildung (Speziation)
Allopatrische Artbildung beschreibt das Entstehen von Arten aufgrund von geografischer Isolation, also in zwei räumlich getrennten Gebieten.
Ursachen dieser geografischen Isolation sind z.B. Kontinentaldrift, Gebirgsbildung oder Klimawandel. Mutationen und ein unterschiedlicher Selektionsdruck sorgen für eine nicht konvergente Entwicklung der beiden Teilpopulationen, sodass sie irgendwann voneinander reproduktiv isoliert sind.
Sympatrische Artbildung beschreibt das Entstehen von 2 Arten innerhalb des Gebietes der Ursprungsart.
Diese Form der Artbildung ist vor allem bei Pflanzenarten zu beobachten. Bei Säugetieren würde Polyploidisierung in der Regel zu Unfruchtbarkeit führen bzw. letal für den Organismus sein.
Parapatrische Artbildung, beschreibt eine Artbildung zweier neuer Arten aus einer Ursprungsart in biogeographisch benachbarten Teilregionen des räumlich zusammenhängenden Verbreitungsgebiets der Ursprungsart postuliert. Es bildet quasi den mittleren Bereich zwischen der allopatrischen Artbildung, bei der die neuen Arten in räumlich vollständig getrennten (genannt disjunkten) Regionen, und der sympatrischen Artbildung, bei der sie im selben Gebiet entstehen.
Adaptive Radiation
Entstehen innerhalb eines kurzen Zeitraums aus einer Ausgangsart mehrere Folgearten, so spricht man von adaptiver Radiation.
Beispiel: Darwinfinken auf Galapagos
Isolation
2 Arten sind voneinander getrennt, weil sie sich nicht mehr miteinander paaren und/oder keine fruchtbaren Nachkommen hervorbringen (Reproduktive Isolation).
In den meisten Fällen findet gar keine Paarung statt.
Hier spricht man von präzygotischer Isolation (Isolation die nicht nur Entstehung einer Zygote (einer befruchteten Eizelle) führt.
Hier unterscheidet man:
· Geographische Isolation (Räumliche Trennung)
· Ökologische Isolation (innerhalb desselben Lebensraums werden sehr unterschiedliche ökologische Nischen besetzt)
· Mechanische Isolation (Paarung kann aus „mechanischen“ Gründen nicht stattfinden
· Zeitliche Isolation (unterschiedliche Paarungszeiten oder Aktivitätszeiten)
· Verhaltensisolation = ethologische Isolation: Die Paarung findet aus Gründen nicht statt, die
mit dem Verhalten zusammenhängen.
Beispiel: Fitis und Zilpzalp: Zwei Schwesterarten, die unterschiedlich singen.
Kommt es zur Bildung einer befruchteten Eizelle, entsteht dann aber kein fruchtbarer Nachkomme, spricht man von postzygotischer Isolation.
Belege für Evolution
Fossilien
Ein Fossil ist jedes Zeugnis vergangenen Lebens der Erdgeschichte, das älter als 10.000 Jahre ist:
· körperliche Überreste von Lebewesen (Körperfossilien)
· Zeugnisse ihrer Aktivität (Spurenfossilien). Zum Beispiel werden auch versteinerte Trittsiegel und Exkremente (Koprolithe) zu den Fossilien gezählt.
Brückentiere, Brückenformen (Mosaikformen)
Ein Brückentier ist ein Tier, das Merkmale mehrerer Großgruppen in sich vereint. Das bekannteste Beispiel ist der Urvogel Archaeopterix, der sowohl Reptilienmerkmale als aus Vogelmerkmale besaß.
Sexuelle Selektion
Männchen mit bestimmten Merkmalen haben eine größere Chance, sich fortzupflanzen.
Dies kann mit der weiblichen Partnerwahl zusammenhängen. In anderen Fällen kämpfen die Männchen um die Vorherrschaft.
Somit sind Männchen mit besonderen Merkmalen (z.B. besonders kräftig (Gorilla), besonders farbenprächtig (Pfau)) bevorzugt.
Gute-Gene-Hypothese
Partnerwahl nach Körpermerkmalen => Rückschluss auf genetische Austattung
Kompatible Gene-Hypothese
Partnerwahl nach Kompatibilität der Gene
Sexy-Son-Hypothese:
Die Weibchen gehen davon aus, dass die fittesten Männchen auch die fittesten Nachkommen hervorbringen.
Sexualdimorphismus
Männchen und Weibchen einer Art unterscheiden sich aufgrund der sekundären Geschlechtsmerkmale (z.B. Körpergröße, Statur) stark.