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Neue Arten entstehen nicht plötzlich aus dem Nichts. Meist beginnt es damit, dass Gruppen einer Art weniger Gene austauschen und sich getrennt entwickeln. In dieser Erklärung lernst du, wie Isolation, Mutation, Selektion und Zufall zusammenwirken und wie du allopatrische, sympatrische und parapatrische Artbildung unterscheidest.
- Ich kann Artbildung und reproduktive Isolation erklären.
- Ich kann den biologischen Artbegriff anwenden.
- Ich kann allopatrische, sympatrische und parapatrische Artbildung unterscheiden.
- Ich kann Genfluss, Mutation, Selektion und Gendrift in den Ablauf einordnen.
- Ich kann Beispiele ohne falsche Kurzschlüsse auswerten.
Was ist eine Art?
Bevor du Artbildung verstehst, brauchst du eine Arbeitsdefinition von Art. In der Schule wird oft der biologische Artbegriff genutzt.
biologischer Artbegriff
Nach dem biologischen Artbegriff gehören Lebewesen zu einer Art, wenn sie sich unter natürlichen Bedingungen miteinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen bekommen können.
Dieser Artbegriff passt gut zu vielen Tieren, aber nicht zu allen Fällen. Bei Fossilien, Bakterien oder Pflanzen mit Selbstbefruchtung kann er schwierig sein. Trotzdem ist er für Artbildungsaufgaben sehr hilfreich.
Artbildung
Artbildung oder Speziation ist der Prozess, bei dem aus einer Ausgangsart zwei oder mehr neue Arten entstehen.
Pferd und Esel können einen Maulesel bekommen. Maulesel sind aber meistens unfruchtbar.
- Pferde und Esel können sich zwar kreuzen.
- Die Nachkommen sind in der Regel nicht fruchtbar.
- Nach dem biologischen Artbegriff gehören Pferd und Esel deshalb zu verschiedenen Arten.
Für Artbildung ist nicht nur Aussehen wichtig. Entscheidend ist, ob erfolgreicher Genfluss über Fortpflanzung möglich bleibt.
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Genfluss und Isolation
Innerhalb einer Art werden Gene durch Fortpflanzung zwischen Individuen und Populationen ausgetauscht. Dieser Austausch hält Populationen genetisch verbunden.
Genfluss
Genfluss ist der Austausch von Genen zwischen Populationen einer Art, meist durch Fortpflanzung oder Wanderung von Individuen.
reproduktive Isolation
Reproduktive Isolation bedeutet, dass zwischen zwei Gruppen keine erfolgreiche Fortpflanzung mehr stattfindet. Dadurch wird der Genfluss unterbrochen.
Isolation kann räumlich sein, zum Beispiel durch Gebirge, Inseln oder Flüsse. Sie kann aber auch durch Verhalten, Paarungszeiten, ökologische Nischen oder genetische Veränderungen entstehen.
Eine Käferpopulation lebt in einem Tal. Ein neuer Fluss trennt das Tal.
- Käfer auf beiden Seiten begegnen sich kaum noch.
- Der Genfluss wird stark reduziert.
- In beiden Gruppen entstehen unterschiedliche Mutationen.
- Unterschiedliche Umweltbedingungen begünstigen unterschiedliche Merkmale.
- Nach vielen Generationen können die Gruppen so verschieden sein, dass sie sich nicht mehr erfolgreich kreuzen.
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Allopatrische Artbildung
Die häufigste Schulform der Artbildung ist die allopatrische Artbildung. Dabei steht eine räumliche Trennung am Anfang.
allopatrische Artbildung
Allopatrische Artbildung entsteht, wenn Populationen räumlich getrennt werden und sich ohne regelmäßigen Genfluss auseinanderentwickeln.
Räumliche Barrieren können Gebirge, Flüsse, Meeresarme, Gletscher, Inselbildung oder große Entfernungen sein. Danach wirken Evolutionsfaktoren getrennt auf die Teilpopulationen.
Darwinfinken auf Inseln sind ein klassisches Denkmuster.
- Einige Finken erreichen verschiedene Inseln.
- Zwischen den Inseln gibt es wenig Genfluss.
- Auf den Inseln gibt es unterschiedliche Nahrung.
- Schnabelformen, die zur Nahrung passen, bringen Vorteile.
- Über viele Generationen entstehen Populationen mit unterschiedlichen Merkmalen und schließlich getrennte Arten.
Allopatrisch heißt: andere Orte. Erst kommt die räumliche Trennung, dann die genetische und reproduktive Trennung.
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Sympatrische und parapatrische Artbildung
Nicht jede Artbildung beginnt mit einer vollständigen räumlichen Trennung. Manchmal entstehen Fortpflanzungsbarrieren im gleichen Gebiet oder in benachbarten Lebensräumen.
sympatrische Artbildung
Sympatrische Artbildung entsteht im gleichen Gebiet, ohne vollständige räumliche Trennung. Reproduktive Isolation entsteht zum Beispiel durch Polyploidie, Verhalten, Paarungszeiten oder ökologische Spezialisierung.
Polyploidie
Polyploidie bedeutet, dass ein Lebewesen mehr als zwei vollständige Chromosomensätze besitzt. Bei Pflanzen kann das schnell zu Fortpflanzungsbarrieren führen.
parapatrische Artbildung
Parapatrische Artbildung entsteht, wenn benachbarte Populationen in unterschiedlichen Umweltbereichen leben und nur begrenzten Genfluss haben.
Vergleiche drei Fälle:
- Allopatrisch: Eine Inselpopulation wird vom Festland getrennt.
- Sympatrisch: In einer Pflanzenpopulation entsteht durch Polyploidie eine Gruppe, die sich nicht mehr erfolgreich mit der ursprünglichen Form kreuzt.
- Parapatrisch: Eine Grasart wächst entlang eines Bodengradienten; auf belastetem Boden werden andere Merkmale begünstigt als auf unbelastetem Boden, und der Genfluss zwischen den Bereichen nimmt ab.
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Evolutionsfaktoren im Ablauf
Isolation allein macht noch keine neue Art. Sie schafft die Bedingung, dass Evolutionsfaktoren getrennt wirken können.
Mutation
Eine Mutation ist eine zufällige Veränderung des Erbguts. Sie kann neue Varianten in eine Population bringen.
Selektion
Selektion bedeutet, dass Individuen mit bestimmten erblichen Merkmalen in einer Umwelt häufiger überleben und sich erfolgreicher fortpflanzen.
Gendrift
Gendrift ist die zufällige Veränderung von Häufigkeiten genetischer Varianten, besonders in kleinen Populationen.
Eine kleine Vogelgruppe wird auf eine Insel verschlagen.
- Die Gruppe enthält zufällig nur einen Teil der genetischen Vielfalt der Ausgangspopulation.
- Das ist ein Gründereffekt und gehört zur Gendrift.
- Auf der Insel entstehen neue Mutationen.
- Andere Nahrung übt anderen Selektionsdruck aus.
- Ohne starken Genfluss zurück zur Ausgangspopulation können sich Unterschiede festigen.
Rekombination ist ebenfalls wichtig: Bei sexueller Fortpflanzung werden vorhandene Genvarianten neu gemischt. Das erzeugt Vielfalt, auf die Selektion wirken kann.
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Prüfungsmodus: Artbildungsformen erkennen
In Aufgaben findest du Signalwörter. "Gebirge", "Insel", "Fluss" oder "Gletscher" deuten oft auf allopatrisch. "Gleiches Gebiet" und "Polyploidie" deuten oft auf sympatrisch. "Benachbarte Lebensräume" und "Hybridzone" deuten auf parapatrisch.
Aufgabe: Eine Pflanzenart wächst auf einer Wiese. Durch einen Fehler bei der Meiose entsteht eine Pflanzengruppe mit verdoppeltem Chromosomensatz. Diese Gruppe kann sich nicht mehr erfolgreich mit der Ausgangsform kreuzen.
- Keine räumliche Barriere wird genannt.
- Der Auslöser ist Chromosomensatz-Verdopplung.
- Fortpflanzung mit der Ausgangsform ist gestört.
- Das passt zu sympatrischer Artbildung durch Polyploidie.
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Alles auf einen Blick
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Abschluss-Check
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Zusammenfassung
Artbildung entsteht, wenn Populationen einer Ausgangsart genetisch getrennt werden und schließlich reproduktiv isoliert sind. Isolation reduziert Genfluss; Mutation, Rekombination, Selektion und Gendrift verändern die Genpools. Allopatrische Artbildung beginnt mit räumlicher Trennung, sympatrische im gleichen Gebiet und parapatrische in benachbarten unterschiedlichen Lebensräumen. In Aufgaben begründest du die Form immer mit Barriere, Genfluss und Fortpflanzungserfolg.