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Abitur Lernzettel Schwerpunktthema Evolution...

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Lernzettel Evolution Evolutionstheorien Darwin  

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,,struggle for life“/ Kampf ums Dasein  Wettbewerb um Lebenswichtige Ressourcen survival oft he fittest  Individuen die an die gegebenen Umweltbedingungen am besten angepasst sind überleben, vermehren sich und geben ihre Gene weiter Varietäten  Individuen einer Art gleichen sich nie ganz, unterscheiden sich in Merkmalen Natürliche Selektion  Langfristig kommt es zu einer natürlichen Auslese/Selektion, die im Verlauf zur Veränderung und damit zur Evolution geführt hat

Lamarck  

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Innerer Trieb zur Vollkommenheit Veränderlichkeit der Arten  Durch Änderungen der Umwelt werden innere Bedürfnisse hervorgerufen  Organismus der Lebewesen ändert aktiv sein Verhalten  Bestimmte Organe werden mehr oder weniger stark genutzt Gebrauch stärkt Organe, nicht gebrauch schwächt sie  Häufiger Gebrauch von Organen führt zu dessen Entwicklung/Stärkung  Nichtgebrauch schwächt das Organ und lässt es verschwinden Erworbene Eigenschaften sind erblich  Eigenschaften (Gebrauchte/Nichtgebrauchte Organe) werden weitervererbt

Synthetische Theorie    

Evolutionsfaktoren beeinflusst die Evolution (Rekombination,…) Erweiterte Form Darwins Kleine Veränderungen im Genpool Evolution wird als Veränderung des Genpools verstanden

Evolutionsfaktoren  Faktoren die für die veränderung der Allelfrequenzen und damit für das Voranbrignen der Evolution verantworlich sind Genetische Variabilität 

Ansatzpunkt evolutionärer Veränderungen

Mutation        

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Folge einer Mutation sind neue Gene/Allele eines Genpools Zufälliges Ereignis, treten ungerichtet und zeitlich spontan auf Sorgt für mehr Artenvielfalt und mehr Variabilität Chromosommutation: Genmutation: Veränderung eines einzelnen Gens Genommutation: Kann von Vorteil, Nachteil und unbedeutend sein Vorteil:  Mutation führt zu einer höheren Fitness innerhalb der Population, Gene werden häufiger in die nächste Generation weitergegeben Nachteil:  Mutation kann zum Tod führen Unbedeutend:  Stille Mutation, an Orten die keine wichtigen Informationen enthalten Neutrale Mutation:  Dort kann es zwar zu einer phänotypischen Ausprägung kommen, diese ist dann jedoch nicht von Bedeutung für die Selektion

Rekombination   

Zufällige Neuverteilung des Erbguts während der Meiose Sorgt für eine hohe Genetische Variabilität Keine Veränderung des Genpools, keine neuen Variationen, keine Bildung neuer Allele wie bei der Mutation sondern eine Andersverteilung des vorhandenen genetischen Materials

Gendrift   

Zufällig, plötzlich auftretende Häufung/Verminderung von Genen oder Allelen im Genpool Veränderungen sorgen für eine Verringerung der genetischen Vielfalt innerhalt einer Population Gründereffekt

 Einzelne Individuen einer Stammpopulation besiedeln zufällig einen neuen Lebensraum Flaschenhalseffekt  Ein Großteil der Tiere einer Population stirbt aus (z.b. Durch Naturkatastrophen oder Nahrungsknappheit)  Gefahr des Aussterbens, geringe genetische Vielfalt Migration 

Veränderungen der Genfrequenz in einer Population, die durch Zuoder Abwanderung bewirkt werden

Selektion  

Begünstigt werden die Individuen mit der größeren reproduktiven Fitness Reproduktive Fitness: Fähigkeit, mehr Nachkommen als andere zu erzeugen

Selektionsfaktoren  

Beeinflussen den Genpool von Populationen durch verschiedene Faktoren Umweltfaktoren, die einen Einfluss auf das Überleben einer Population in einer bestimmten Umwelt haben  Abiotische Selektionsfaktoren: Temperatur, Wind, Gifte  Biotische Selektionsfaktoren: Parasiten, Fressfeinde und Beute, Konkurrenten

Selektionsformen  

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Selektionsdruck bezeichnet die Einwirkung eines Selektionsfaktors auf eine Population Richtende/transformierende Selektion:  Einseitiger Selektionsdruck  Population verschiebt sich in Richtung einer besseren Anpassung/vom Nachteil zum Vorteil Stabilisierende Selektion  Extreme Varianten werden eliminiert, da benachteiligt  Selektionsdruck von beiden Seiten aus  Annäherung an den Mittelwert Disruptive Selektion  Ausbildung von zwei extremen Phänotypen  Merkmal im Mittelwert ist im Nachteil  Population zerfällt in Teilpopulationen

Arten der Selektion Sexuelle Selektion   

Sexualdimorphismus: Unterschiede zwischen den Geschlechtern im Aussehen und Verhalten Attraktivere Individuen besitzen bessere Fortpflanzungschancen, Merkmale werden weitergegeben Auslese durch den Geschlechtspartner, Bevorzugung bestimmter Eigenschaften

Natürliche Selektion   

Auslese durch die Umwelt Individuen mit einer besseren Fitness vermehren sich stärker und überleben eher Entscheidende Einflüsse sind die äußeren Faktoren (Selektionsfaktoren)

Künstliche Selektion   

Gezielte Auswahl und Paarung, anthropogener Einfluss, typische Zuchmethode in der Pflanzen- und Tierschutz/Forschung Vom Menschen gesteuerte Zuchtwahl Steigert Fortpflanzungserfolg der Individuen, die die geforderten Eigenschaften vom Züchter besitzen

Artbildung Allopatrische Artbildung 

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Eine Population wird räumlich in zwei Teile getrennt, Auftrennung des Genpools Tochterpopulationen entwickeln sich in getrennten Gebieten Durch geografische Isolation (Separation) Sind die Unterschiede so groß, dass keine fruchtbaren Nachkommen mehr gezeugt werden können liegt eine reproduktive Isolation vor Wirksame Evolutionsfaktoren: (Populationen entwickeln sich durch):

Gendrift: Isolierte Individuen tragen nur eine zufällige Auswahl des Genpools der Stammpopulation  Mutation und Rekombination: In der Isolierten Population finden Ereignisse unabhängig von der Stammpopulation statt  Selektion: Umweltbedingungen unterscheiden sich zwischen dem Bereich der Isolierter Population und der aus dem Ausgangsgebiet 

Formen geographischer Isolation: Klimatische Veränderungen, Große Entfernung, Tektonische Veränderungen Artneubildung: wenn sich die beiden Populationen nicht mehr miteinander fortpflanzen Sympatrische Artbildung   

Bildung neuer Arten ohne geographische Isolation Artbildung wird in demselben Lebensraum der Ursprungsart vollzogen Durch die Wirkung von präzygotischen Mechanismen, zeitlichen und verhaltensbiologischen Isolationsmechanismen

Evolutionsfaktor Isolation:

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Präzygotische Barrieren: Isolation so weit fortgeschritten, es kommt nicht mehr zur Paarung  Zeitliche Isolation: Unterschiedliche Einnischung kann zu verschiedenen Paarungszeiten/Orten führen, mögliche Paarung wird verhindert  Verhaltensisolation: Verhaltensweisen wie Balzrituale , Balzgesänge,… können sich zu sehr unterscheiden  Mechanische Isolation: Unterschiede in Form und Größe der Geschlechtsorgane  Gametische Isolation: Erkennungssignale passen nicht zueinander

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Postzygotische Barrieren: Befruchtung findet noch statt, Nachkommen sind nicht Überlebensfähig,..  Hybridsterblichkeit: Die Mischlinge oder Hybriden sterben kurz nach der Geburt  Hybridsterilität: Nachkommen entstehen, sind allerdings steril  Hybridzusammenbruch: Die Nachkommen können weniger Nachkommen erzeugen als die Ausgangsart

Adaptive Radiation     

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Aufspaltung einer Art in zahlreiche neue Arten unter Anpassung an verschiedene ökologische Bedingungen Entwicklung, bei der aus einer Tier- oder Pflanzenart (Gründerart) mehrere verschiedene Arten entstehen Neu Entstandene Arten sind besser an die Umweltbedingungen angepasst Grund: die Lebewesen der Gründerart passen sich an verschiedene Umweltbedingungen an und spezialisieren darauf Sie ändern im Vergleich zur Gründerart im Verlauf der adaptiven Radiation ihre Lebensansprüche (=Ökologische Nische) und siedeln sich in anderen Lebensräumen an (Separation) Dadurch unterscheiden sie sich nach einiger Zeit genetisch so stark voneinander, dass sich die Lebewesen nicht mehr miteinander fortpflanzen können Es entsteht also eine eigene Teilpopulation

Artbegriffe 

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Biologischer Artbegriff:  Als Art wird eine Gruppe von Individuen bezeichnet, die sich potenziell kreuzen können und somit eine Fortpflanzungsgemeinschaft bilden. Sie sind reproduktiv isoliert und erzeugen fertile Nachkommen. Morphologischer Artbegriff:  Eine Art wird in der Gemeinsamkeit von Merkmalen gruppiert. Diese sind meist im Aussehen bereits sichtbar, wie zum Beispiel in der Gestalt und Aufbau von Organismen (Phänotyp)

Phylogenetischer Artbegriff:  Eine Art wird durch einen gemeinsamen Vorfahren definiert. So entsteht eine evolutionäre Entwicklungslinie. Eine Art kann sich im Laufe der Zeit weiter in Unterarten spalten oder eine Art kann aussterben.

Einnischung Einnischung/Annidation ist die Spezialisierung einer bestimmten Art auf eine ökologische Nische. Dies passiert häufig durch evolutionäre Entwicklung/ durch Konkurrenzvermeidung

Zur Sicherung des eigenen Überlebens weicht der jeweils schwächere Konkurrent auf eine andere ökologische Nische aus, durch beispielsweise eine Anpassung der Nahrungsgewohnheiten oder eine zeitliche Entflechtung (zum Beispiel Tag- und Nachtaktivität). Somit können mehrere Arten im gleichen Lebensraum nebeneinander existieren, was als Koexistenz bezeichnet wird. Möglichkeiten der Einnischung Man kann die Einnischung unter verschiedenen Aspekten beschreiben:  Zeitlich  unterschiedliche Aktivitäten zu bestimmten Tages- bzw. Jahreszeiten (Konkurrenz wird vermieden)  unterschiedliche Fortpflanzungszeiten und Brutpflege  Räumlich  unterschiedlicher Ort der Nahrungssuche  Parasiten spezialisieren sich auf bestimmte Körperteile des Wirts 

Funktionell  unterschiedliche Nutzung des Nahrungsangebots  unterschiedliche Einnischung bezüglich der Temperatur

Belege für die Evolution: Fossilien   

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sind erhaltene Spuren von Pflanzen und Tieren vergangener Erdzeitalter Können als Körperfossil (das Lebewesen selbst) oder als Spurenfossil (Spuren des Lebewesens, etwa Abdrücke) auftreten Evolutionär verdeutlichen Fossilien den Artenreichtum und das Auftreten und Verschwinden von Individuen der vergangenen Erdgeschichte Helfen bei der Erstellung von phylogenetischen Systematiken, wo es u.a. darum geht, welche Organismen sich woraus entwickelt haben

Belege für die Evolution: Morphologie und Anatomie Zwei Formen der Ähnlichkeit: Ähnlichkeit, die auf gleicher Funktion beruht (Analogie) und Ähnlichkeit, die auf Übereinstimmung im Bauplan von Organen beruht (Homologie) Homologie:    

Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer Abstimmung/gemeinsame Erbinformation Gemeinsamer Grundbauplan erkennbar Jedoch unterschiedliche Funktionen der Gliedmaßen Ähnliche Strukturen können unterschiedliche Strukturen haben

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Divergente Entwicklung: Entwicklung von einer Gemeinsamen Grundform aus in verschiedene Richtungen

Homologie Kriterien: 

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Kriterium der Lage:  Zahl und Anordnung der Organe verschiedener Lebewesen sind nach Zahl und Anordnung einem gemeinsamen Bauplan zuzuordnen Kriterium der Kontinuität:  Homologe Körperteile/Organe müssen sich durch Zwischenformen verbinden lassen Kriterium der spezifischen Qualität:  Komplexe Organe sind dann homolog, wenn sie in zahlreichen Einzelheiten des Baus übereinstimmen (Bsp.: Säugetierzähne und Hautzähne des Hais bestehen aus verschiedenen Strukturen wie Schmelz und Dentin)

Analogie: Ähnlichkeiten aufgrund von:    

Gleicher/ähnlicher Funktion  Aufgrund der Anpassung an ähnlicher Umweltbedingungen Keine genetische Verwandtschaft Kein gemeinsamer Grundbauplan Konvergente Entwicklung: Konvergenz beschreibt die voneinander unabhängige Entwicklung analoger Organen bei verschiedenen Arten aufgrund von ähnlichen Umweltbedingungen

Stammbäume erläutern und konstruieren: Stammbäume spiegeln die Verwandtschaftsbeziehungen verschiedener Lebewesen wider und klären z.B. die Frage, ob es gemeinsame Vorfahren gibt. Ein Stammbaum kann durch die Analyse von DNA- und Proteinsequenzen erstellt werden   

Kladogramm, ohne Zeitachse Verzweigungsmuster, das mit den Methoden der phylogenetischen Systematik erstellt wurde

Vergleich Menschen und Menschenaffen

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Enge Verwandtschaft Anatomisch morphologische Unterschiede: Merkmal Hirn- und Gesichtsschädel

Mensch Hohe Stirn, flache Schnauze

Überaugenwülste

Zurückgebildet, kaum zusehen

Augenstellung

Liegen dicht beieinander vorhanden Mitte der Schädelbasis und somit im Schwerpunkt, ermöglicht den Kopf gerade zu halten Besitzen beide 32 Zähne, Zahnkronen haben das gleiche Muster Parabelförmige Zahnreihe, keine Lücken

Nasenbein Hinterhauptsloch

Gebiss und Kiefer Gemeinsamkeiten Gebiss und Kiefer Unterschiede Kinn Fuß/Hand Gemeinsamkeiten Fuß/Hand Unterschiede Brustkorb Becken

Wirbelsäule Körperhaltung

Vorstehendes Kinn 5 Zehen mit Nägeln, opponierbarer Daumen Standfuß, keine Greiffunktion, soll Gewicht tragen Breiter und flacher Brustkorb Angepasst an den aufrechten kann, verbreitet und hat Funktion die Eingeweide als Schüssel zu tragen Doppel S- förmig Aufrechter Gang

Entwicklung zum aufrechten Gang:

Menschenaffe Fliehende Stirn, vorstehende Schnauze Stark ausgeprägt, sollen Druck ausgleichen beim kauen Liegen dicht beieinander fehlt Nach hinten verschoben, liegt nicht im Schwerpunkt: eingeschränkter aufrechter Gang

Parallel angeordnet, U-förmig, Lücken und ausgeprägte Eckzähne Fliehendes Kinn

Greiffuß mit abgespreiztem großen Zeh Schmaler und tiefer Brustkorb Becken besitzt eher Schaufelform

Einfach S-förmig Läuft überwiegend auf allen vieren

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Savannenhypothese: klimatische Unterschiede und geografische Schranken führten zur vermutlichen Isolation von Populationen und damit zur Ausbildung des aufrechten Ganges: Unsere Vorfahren lebten in Bäumen und ernährten sich in erster Linie von Früchten In der Savanne sind früchtetragende Bäume seltener und zudem weiter verstreut, sie mussten weite Wege zurücklegen um satt zu werden Vorteile des aufrechten Ganges:  Geringerer Energieverbrauch  Leichtere Wärmeregulierung, da die Sonne nur auf eine geringe Fläche strahlt  Möglichkeit, Nahrung, Werkzeuge oder Kinder auf den Händen zu tragen  Raubfeinde wurden aus weiter Entfernung entdeckt...