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Biowissenschaften

AHS Wien

8 Klasse AHS

Sophie D. ©
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ID# 73605







Charles Darwin und seine Zeit


Lamarck (1744-1829) und Darwin (1809-1882) haben in demselben Jahrhundert gelebt und haben von ihren Theorien nichts gewusst. Darwin war nicht bekannt, dass sich Lamarck auch mit der Evolution beschäftigt hat.


  • Linné (1707-1778) => doppelte Namensgebung —> er hat sich mit der Benennung und Einteilung der unterschiedlichen Lebensformen


Evolutionstheorien


  1. Erwerb neuer Eigenschaften durch Gebrauch und Nichtgebrauch (Lamarck)

  • Zuerst erfolgen die Anpassungen der Lebewesen an die Umweltbedingungen.

  • Die erworbenen Anpassungen werden durch Vererbung weitergeben.

  • Zum Beispiel werden die Giraffen ihre Hälse immer weiter strecken, weil die Bäume zu hoch sind und zu Nahrung kommen wollen. Das bedeutet, dass ihre Hälse durch Gebrauch und Gewohnheit länger wurden.


  1. Vererbung erworbenen Eigenschaften auf die Nachkommen (Darwin)

  • Gilt als Grundlage für synthetische Evolutionstheorie

  • Zuerst entstehen durch Vererbung Lebewesen mit unterschiedlichen Eigenschaften.

  • Die Umweltbedingungen führen zur natürlichen Auslese.

  • Zum Beispiel werden die Hälse der Giraffen durch Variation und natürliche Selektion länger. Unter der Giraffenpopulation gibt es einige Giraffen, die zufallsbedingt längere Hälse haben als ihre Artgenossen. Diese Giraffen haben einen Selektionsvorteil, weil sie an Nahrung gelangen, an die andere Giraffen mit kürzeren Hälsen nicht gelangen würden.

    Giraffen mit diesem Selektionsvorteil bringen ihre Gene häufiger in den Genpool der nächsten Generation ein, weil sie besser ernährt sind. Auf diese Weise werden die Hälse der Giraffen langfristig immer länger.


Anatomische Homologien


Anatomie ist Lehre vom Bau des Körpers, also der Lebewesen und ihrer Organe.


Homologien sind Strukturen, die auf einen gemeinsamen Grundbauplan zurückzuführen sind, das heißt, dass die gemeinsame Grundstruktur auf gemeinsame Erbmerkmale zurückzuführen ist und alle Wirbeltiere von gemeinsamen Vorfahren abstammen.


Säugetiere wie Menschen, Fledermaus und Wal, Vögel, Amphibien wie Salamander, und Reptilien bestehen aus den gleichen Skelettelementen, d. h. Aus einem Ober- und zwei Unterarmknochen (Elle und Speiche), Handwurzel- und Mittelhandknochen und fünf Fingern.


Die Vorderextremität ermöglicht dem Pferd das Laufen, dem Maulwurf das Graben, dem Wal das Schwimme und der Fledermaus das Fliegen. Bei manchen Tieren kann auch der Aufbau des Nervensystems, der Sinnesorgane, des Blutgefäßsystems u. Ä. Auf einen gemeinsamen Grundplan zurückführen.


Ernst Haeckel Theorie


  • Ein menschlicher Embryo sieht im Frühstadium sehr ähnlich zu den Embryonen der Säugetiere, Reptilien, Amphibien und Fische.

  • Je älter der Embryo wird, desto stärker sind die Merkmale seiner eigenen Abstammungslinie erkennbar.

  • Ernst Haeckel behauptete 1866, dass Einzelentwicklung eines Lebewesens die kurze und schnelle Wiederholung der Stammentwicklung sei, wie z.B. ein Fisch schaut nicht mehr so aus, wie er vor ein paar Millionen Jahren ausgeschaut hat. Auch werden sich bei einem Fischembryo von seitlichen Kiementaschen Kiemen entwickeln und bei einem menschlichen Embryo die Anlagen für das Mittelohr sowie verschiede Drüsen wie Nebenschliddrüse.


Evolution der Wale


  • Wale haben sich aus vierfüßigen, fleischfressenden Landtieren zu aquatisch lebenden Organismen entwickelt.

  • Das betraf den Bewegungsapparat, das Gehör und die Organe der Nahrungsaufnahme.

  • Archaeoceten haben in Eozän vor 55-34 Millionen Jahren gelebt.


Unterordnungen der Wale:

  1. Die Zahnwale mit 8 Familien und 72 Arten

  2. Bartenwale mit 3 Familien und 13 Arten

  • haben keine Zähne, sondern lange Hornplatten —> mit denen filtern sie die Nahrung aus dem Wasser

Molekularbiologische Homologien


  • Je mehr die Organismen in ihren Proteinen übereinstimmen, umso näher stehen sich die Organismen.

  • Präzipitintest ist eine einfache Methode zur Bestimmung von Proteinunterschieden.

    • Damit man die Proteinübereinstimmung von Tierarten mit dem Menschen testen möchtet, muss man Antikörper zu den menschlichen Serumproteinen gewinnen.

  • Zum Beispiel werden bei einer Mischung mit Blutserum eines Schimpansen 85 % der Serumproteine ausgefällt —-> sehr ähnlich den Proteinen der Menschen

  • Wenn es bei dem Präzipitintest mit Beuteltieren zu keiner Reaktion kommt, dann sind die Proteine beider Arten sehr unterschiedlich.


Rudimente


  • Rückbildungen von ehemals voll funktionsfähigen Organen.


  • Rudimente beim Menschen:

    • Haarkleid => Behaarung

    • Steißbein => Schwanzwirbelsäule

    • Blinddarm => Wurmfortsatz —> Rest einer früheren Darmabschnitts


  • Rudimente bei Tieren:

    • Reste von Beckengürteln bei Walen

    • Extremitätenreste bei der Blindschleiche

    • Zurückgebildete Flügel bei Insekten und Vögeln


Konvergenz


  • Ausbildung ähnlicher Merkmale bei genetisch verschiedenen Lebewesen durch Anpassung an gleiche Umweltbedingungen.


  • Man unterscheidet 3 Arten der Konvergenzen:

    • Anpassung an trockenes Klima: Wachstumsformen, wie z. B. Bei Wolfmilchgewächsen und Kakteen

    • Anpassung an Fortbewegung im Wasser: Körperform uns flossenartige Organe bei Fischen, Reptilien (Fischsaurier), Vögeln (Pinguine) und Säugetieren (Wale).

    • Anpassung an gleiche Nahrung: Bei den Säugetieren hat sich der Nahrungstyp des Ameisenfressers entwickelt, wie z. B. Bei den Kloakentieren, Beuteltieren usw.


Charles Darwin


  • veröffentlichte sein Werk „Über die Entstehung von Arten durch natürliche Selektion“ am 24. November 1859.

  • Es dauerte 23 Jahre, bis Charles Darwin es wagte, seine gesammelten Ergebnisse zu veröffentlichen.

  • In seinem Werk hat er über Abwandlung, Umwandlung, gegenseitiger Anpassung von Arten u. Ä. geschrieben —> den Begriff Evolution hat er überhaupt nicht verwendet


    Evolution


    • beschreibt Entwicklung, Umwandlung und Weiterentwicklung.

    • funktioniert durch natürliche Selektion.


    Natürliche Selektion ist eine natürliche Auslese der an die Umwelt am besten angepassten Individuen.


    Grundlagen der natürlichen Selektion:

    1. Individuelle Variabilität: die Individuen einer Population unterscheiden sich durch kleine erbliche Merkmale, wie z. B. Luchse, die stärker als andere ihrer Population sind, haben größere Chancen zu überleben.

    1. Überproduktion: jede Art erzeugt mehr Nachkommen als überleben können, wie z. B. Schildkröten haben größere Chancen, dass ihre „Babys“ überlegen, da sie hunderte Eier legen, als „Babys“ von denen, die weniger Einer legen.

  • Survive to the fittest: Individuen, die besser an die jeweilige Umwelt angepasst sind, haben größere Chancen zu überleben und sich fortzupflanzen, wie z. B. Eine gewisse Fellfärbung bietet bessere Tarnungsmöglichkeiten.


    Folgen der natürlichen Selektion:

    • natürliche Selektion führt dazu, dass sich über viele Generationen die Farbe, der Körperbau, die Form, das Verhalten der Nachkommen verändert und weiterentwickelt.


    Neubildung von Arten:

    • Neue Arten entstehen, wenn sich durch besondere Gegebenheiten die erblichen Veränderungen so gestalten, dass sich die Angehörigen eines isolierten Gebiets nicht mehr mit den Angehörigen des Ausgangsgebiets fortpflanzen können.




    • sind Ãœberreste oder Spuren der vorzeitlichen Organismen, wie z. B. Schnacken, Muscheln oder Korallen.

    • belegen, dass es Lebewesen gab, die in einer bestimmten Zeit gelebt hat und ausgestorben ist.

    • Ältere Fossilien sind einfacher gebaut als jüngere Fossilien.

    • aus älteren Schichten weichen stärker von den Lebewesen der Gegenwart ab als die Fossilien aus jüngeren Schichten.

    • Mikrofossilien sind kleine Fossilien wie Bakterien, Einzeller oder Pollenkörner.

    • Paläontologie ist Wissenschaft über die Fossilien.


    Erhaltung von Fossilien:

    • Durch Bakterien,

    • Klimatische Einflüsse wie hohe Temperaturen oder Niederschläge,

    • Geologische Einflüsse wie Abtragung, Verschiebungen im Gestein oder hoher Druck usw.


    • Rasche Platzierung der Organismen in ein sauerstofffreies Medium,

    • Schnelle Fixierung des Einbettungsmediums und

    • Es darf auf keinen Fall zur Zerstörung des Fossils kommen.


    Missing Link, auch Mosaikform

    • ist fehlende Ãœbergangsform, die Merkmale zweier unterschiedlicher Gruppen der Organismen aufweist.

    • Beispiel: Archäopteryx

      • lebte vor ca. 150 Millionen Jahren.

      • gilt als Beweis, dass die Vögel von den Reptilien abstammen.

      • Laufsaurier - Modell: aus kleinen Sprüngen, die das rennende Tier nach Fliegen machte, entwickelte sich der heutige Vogelflug.


    Reptilienmerkmale

    Vogelmerkmale

    Langer Schwanz mit vielen Wirbeln

    Schnabel

    Zähne

    Zehe nach hinten gerichtet

    Flügel mit Krallen

    Federn und Mittelfußknochen

    Lebende Fossilien

    • findet man in Lebensräumen, in denen sich über viele Jahrmillionen Lebensbedingungen nicht viel geändert haben, wie z. B. in der Tiefsee.

  • Beispiele:

    • Ginkobaum: aus der Tertiär - Zeit; heutzutage weitverbreitete Zierbäume

    • Nautilus: den Weichkörper umgibt eine Kalkschale

    • Ammoniten: aus der Jura - Zeit; sind ausgestorben, aber ihre spiraling Gehäuse sind sozusagen noch immer am Leben


    Adaptive Radiation


    • Entstehung neuer Arten aus einer Stammart, wobei sich die Arten durch Anpassung an verschiedene Umweltgegebenheiten auseinanderentwickeln.

    • Dabei kommt es zu ökologischen Nischen, zu dem Beruf der neuen Art, wie z. B. Unterschiedlichste Nahrungsnischen.

    • Ökologische Nische ist Grundlage dafür, dass sich aus wenigen Arten oder gar keinen Arten eine große Artenvielfalt entwickelt.

    • Beispiel: die Darwinfinken

  • Die Finken waren durch einen Sturm dorthin verfrachtet worden.

  • Die ersten Finken waren Bodenfinken der Gattung Geospizaund aus dieser Grundpopulation haben sich neue Arten entwickelt —> 13 verschiedene endemische Finden, das heißt, dass sie örtlich begrenzt sind.

  • Schnabelformen gehen auf die Schnabelformen eines gemeinsamen Vorfahren zurück —> sind durch Anpassung an bestimmte Nahrung entstanden + Auseinanderentwicklung der Körpergröße.


    Der Ursprung des Lebens war ein chemischer Vorgang


    • Erde entsteht seit 4,6 Milliarden Jahren.

    • Früher war der Sauerstoff in der Atmosphäre nicht vorhanden, sondern nur Energiequellen wie UV-Strahlung und vulkanische Aktivität.

  • Miller und Urey haben 1953 mit einem Experiment bewiesen, dass aus Wasser und gasförmigen Molekülen wie Methan CH4, Ammoniak NH3 und Wasserstoff H2 (in der Uratmosphäre sehr häufig) organische Verbindungen wie Aminosäuren (Bausteine für Proteine), Harnstoff, Milch- und Essigsäure entstehen können.

  • Probe für chemische Analyse: Mischung aus Wasser, Ammoniak, Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid —> die Probe wird erhitzt —> kommt es zu Wasserdampf —> die Probe setzt elektrische Entladungen aus —> wird abgekühlt —> abgekühltes Wasser mit organischen Verbindungen

  • Kohlenstoffverbindungen mit einem Kohlenstoffatom pro Molekül: Kohlenstoffdioxid, Kohlenstoffmonoxid und Methan.

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