Читать книгу Prüfungen erfolgreich bestehen im Fach Ökologie - Jutta Schmid - Страница 76

2.2 Zusammenfassung des Themas Evolutionärer Hintergrund

Die Ökologie befasst sich mit den Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt und die Evolution damit, wie Arten sich unter unterschiedlichen Selektionsdrücke entwickeln. Die Evolution wird also sowohl durch physikalische Umweltfaktoren, der Verfügbarkeit von Ressourcen, aber auch durch alle Arten von Interaktionen (Konkurrenz, Prädation, Parasitismus etc.) angetrieben. Ökologie und Evolution sind daher unweigerlich eng miteinander verbunden. Um ökologische Prozesse zu verstehen, bedarf es eines grundlegenden Verständnisses der Evolutionstheorie.

Die natürliche Selektion. Die Evolutionstheorie von Darwin baut auf die folgenden grundlegenden Erkenntnissen auf: 1. Individuen einer Population sind nicht identisch; 2. Die Variabilität zwischen Individuen hat eine genetische Grundlage; 3. Es werden weit mehr Nachkommen produziert als in der nächsten Generation auftreten; 4. Die Anzahl der Nachkommen hängt von den Eigenschaften der Individuen ab; 5. Die Anzahl der Nachkommen die ein Individuum hinterlässt, hängt sehr entscheidend von den Interaktionen zwischen den Merkmalen eines Individuums und seiner Umwelt ab. Individuen, die am besten in der Lage sind, Risiken und Gefahren zu überleben und sich am erfolgreichsten reproduzieren, haben die größte Fitness und tragen überdurchschnittlich zu den folgenden Generationen bei. Die Fitness wird durch Überleben und Reproduktion bestimmt. Die natürliche Selektion hat kein Ziel, vielmehr überleben Individuen und pflanzen sich erfolgreich fort, weil sie Merkmale haben, die ihnen das unter den vorherrschenden Lebensbedingungen ermöglichen.

Die Evolution innerhalb von Arten. Zeigen Individuen einer Art geographische Variationen ihrer Merkmale und behalten sie diese auch im Fremdhabitat bei, deutet dies auf eine Anpassung im evolutionären Sinn an die ursprünglichen lokalen Gegebenheiten hin. Unter Industriemelanismus versteht man das dominante Vorkommen dunkler Farbmorphen von Schmetterlingen oder auch anderer Arten in Industriegebieten. Der Industriemelanismus stellt ein klassisches Beispiel für einen durch den Menschen veränderten Selektionsdruck dar. Natürliche Selektion siebt einen Großteil der Variabilität aus. Dies kann dazu führen, dass Individuen bei einer Veränderung der Umwelt, wie z.B. dem Auftreten von Krankheiten, oder der Veränderung klimatischer Parameter, nicht über die Merkmale verfügen welche unter den neuen Umweltbedingungen von Vorteil sind. Dies wirkt sich nachteilig auf Überleben und Reproduktion aus und kann zum Aussterben insbesondere von hochspezialisierten Arten führen. Räuber und Beute bzw. Wirt und Parasit zeigen eine Spirale wechselseitiger Selektion, d.h. die Selektion von bestimmten Merkmalen bei einem der beiden Gegenspieler führt wiederum zu einem veränderten Selektionsdruck auf den anderen. So können bei einem Wirt durch die Interaktion mit einem hochspezialisierten Parasit Resistenzen selektiert werden, was wiederum den Selektionsdruck auf den Parasiten erhöht, den Wirt befallen zu können.

Die Ökologie der Artbildung. Zur allopatrischen oder geographischen Artbildung kommt es wenn der Genfluss zwischen zwei Teilen einer Population verhindert wird. Dies kann durch natürliche Barrieren, wie Flüsse, Berge usw. geschehen. Individuen von Populationen, die sich nicht mehr kreuzen können oder nicht reproduktionsfähige Nachkommen produzieren, gehören zu unterschiedlichen Biospezies (biologischen Arten). Unter adaptiver Radiation versteht man die Auffächerung (Radiation) einer wenig spezialisierten Art in viele stärker spezialisierte Arten durch Herausbildung spezifischer Anpassungen an die vorherrschenden Umweltbedingungen. Eine Gründerpopulation besteht aus zufällig versprengten Individuen einer Art, die den Kern einer sich ausbreitenden neuen Art bilden. Abweichungen zwischen Populationen, die auf Inseln isoliert vorkommen, werden zum Großteil dem Gründereffekt zugeschrieben. Sympatrische Artbildung erfolgt im Gegensatz zur allopatrischen Artbildung ohne räumliche Separation. Bei der sympatrischen Artbildung verhindern reproduktive Isolationsmechanismen die Kreuzung von Individuen innerhalb einer Population. Sie spielt vor allem im Pflanzenreich eine wichtige Rolle.

Klimatische Auswirkungen und Kontinentaldrift. Die Eiszeiten des Pleistozäns und die Kontinentaldrift haben die geographische Verbreitung von heutigen Tier- und Pflanzenarten beeinflusst, da sie Tier- und Pflanzenpopulationen voneinander abgespalten und getrennt haben und diese sich dadurch unabhängig voneinander teilweise zu Biospezies entwickeln konnten. Durch molekulargenetische Methoden lässt sich heutzutage die Abspaltung von verschiedenen Arten datieren und zeigen, dass die Zeitpunkte der Abspaltungen mit den Bewegungen der jeweiligen Kontinente in Beziehung stehen. Zudem wurden Tier- und Pflanzenarten durch Eiszeiten und durch Kontinentaldrift unterschiedlichen klimatischen Bedingungen ausgesetzt. Die in der Vergangenheit vorherrschenden Umgebungstemperaturen kann man anhand der Verteilung von Sauerstoffisotopen bzw. deren Verhältnissen in Bohrkernen vom Meeresgrund rückschließen. Die Pollenanalyse hingegen gibt Aufschluss über das Auftreten und die geographische Verbreitung von Baumarten und Veränderungen in der Vegetation.

Konvergente oder parallele Evolution. Unter konvergenter oder paralleler Evolution versteht man das Entstehen von Ähnlichkeit in Bau und Funktion bei weitläufig verwandten Arten aufgrund ähnlicher Selektionskräfte. Analoge Strukturen haben eine ähnliche Form oder Funktion, sind aber nicht homolog, d.h. sie haben sich unabhängig voneinander entwickelt. Homologe (übereinstimmende) Strukturen oder Merkmale haben einen gemeinsamen evolutionären Ursprung und gehen auf die betreffenden Merkmale eines gemeinsamen Vorfahren zurück.

2.3 Transferfragen zum Thema Evolutionärer Hintergrund

Warum wachsen Populationen nicht ins Unendliche?

Populationen wachsen nicht ins Unendliche weil limitierte Ressourcen, Krankheiten, Raubfeinde und Katastrophen ihr Wachstum hemmen.

Warum sind Maultiere keine Biospezies?

Maultiere entstehen aus einer Paarung von einer Pferdstute mit einem Eselhengst. Da Maultiere aber steril (unfruchtbar) sind, erfüllen sie nicht die Kriterien einer Biospezies.

Warum ist es falsch, von evolutiver Perfektion zu sprechen?

Eine Population kann niemals alle fitnessrelevanten Varianten aufweisen. Daher kann die Selektion nur die genetische Variabilität einer Population beeinflussen, die gerade verfügbar ist. Sie begünstigt also nur die Formen, die innerhalb der verfügbaren Vielfalt am besten angepasst sind, wobei diese stark eingeschränkt sein kann.

Warum eignen sich sessile Arten besonders gut für Umsiedlungsexperimente?

Bei Umsiedlungsexperimenten möchte man erfahren, ob es sich bei geographischen Variationen in Merkmalen einer bestimmten Art um eine Anpassung im evolutionären Sinn handelt oder um Reaktionen gleichartiger Individuen auf unterschiedliche Umweltbedingungen. Da sessile Arten ihren Standort nicht verändern können, kann man sich hier sicher sein, dass die Individuen während des Experiments auch tatsächlich den lokalen Umweltbedingungen ausgesetzt waren. Daher eignen sie sich besonders gut für solche Umsiedlungsexperimente.