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Artkonzepte vergleichen und sicher anwenden
Eine Art lässt sich nicht für alle Lebewesen mit demselben Kriterium eindeutig bestimmen. Das morphologische Artkonzept vergleicht Merkmale, das biologische Artkonzept prüft Fortpflanzung und Isolation, und das phylogenetische Artkonzept betrachtet Abstammungslinien. Welches Konzept sinnvoll ist, hängt von der untersuchten Gruppe und der Fragestellung ab.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Warum gibt es mehrere Artkonzepte?
Die Art oder Spezies ist eine Grundeinheit der biologischen Einteilung. Trotzdem gibt es keine Artdefinition, die bei allen Organismen und in jeder Untersuchung zuverlässig funktioniert.
Dafür gibt es mehrere Gründe:
- Individuen derselben Art können sehr unterschiedlich aussehen.
- Verschiedene Arten können einander äußerlich stark ähneln.
- Nicht alle Lebewesen pflanzen sich geschlechtlich fort.
- Bei Fossilien lässt sich Fortpflanzung nicht beobachten.
- Hybridisierung kann sonst getrennte Gruppen miteinander verbinden.
- Stammbäume können je nach untersuchten Merkmalen oder DNA-Abschnitten unterschiedlich ausfallen.
Artkonzepte sind deshalb Modelle mit unterschiedlichen Kriterien. Sie helfen, biologische Vielfalt zu ordnen, besitzen aber jeweils einen begrenzten Anwendungsbereich.
Artkonzept
Ein Artkonzept legt fest, anhand welcher Kriterien Organismen zu einer Art zusammengefasst und von anderen Arten abgegrenzt werden.
Frage nicht nur: „Sind das zwei Arten?“ Frage zuerst: „Nach welchem Artkonzept und mit welchen Daten soll ich das beurteilen?“
Das morphologische Artkonzept prüft Merkmale
Beim morphologischen Artkonzept werden Organismen anhand ihrer Gestalt und anderer diagnostischer Merkmale unterschieden. Dazu können beispielsweise Körperbau, Färbung oder die Form bestimmter Organe gehören.
Morphologische Art
Eine morphologische Art umfasst Organismen, die in festgelegten wesentlichen Merkmalen übereinstimmen und dadurch von anderen Gruppen unterscheidbar sind.
Das Konzept ist besonders nützlich, wenn Fortpflanzung nicht untersucht werden kann. Bei Fossilien sind Form und Bau häufig die einzigen verfügbaren Hinweise. Auch Bestimmungsschlüssel arbeiten oft mit sichtbaren Merkmalen.
Wann das Aussehen täuschen kann
Innerhalb derselben Art kann große phänotypische Variabilität auftreten. Der Phänotyp ist das beobachtbare Erscheinungsbild eines Lebewesens. Er wird sowohl von erblichen Anlagen als auch von der Umwelt beeinflusst.
Weitere Schwierigkeiten sind:
- Raupe, Puppe und Schmetterling sehen trotz ihrer Zugehörigkeit zu derselben Art völlig verschieden aus.
- Männchen und Weibchen können durch Sexualdimorphismus stark voneinander abweichen.
- Jungtiere können anders aussehen als ausgewachsene Tiere.
- Verschiedene Arten können durch ähnliche Umweltbedingungen eine ähnliche Gestalt entwickeln.
- Zwillingsarten sehen nahezu gleich aus, sind aber voneinander reproduktiv isoliert.
Die Laubfrösche Hyla versicolor und Hyla chrysoscelis sind äußerlich kaum zu unterscheiden. Dennoch besitzen sie unterschiedliche Chromosomensätze und verschiedene Paarungsrufe. Eine Bestimmung allein nach dem Aussehen könnte sie fälschlich zu einer Art zusammenfassen.
Das biologische Artkonzept prüft den Genfluss
Das biologische Artkonzept betrachtet natürliche Populationen und ihre Fortpflanzung. Mitglieder derselben Art können sich tatsächlich oder potenziell miteinander fortpflanzen und dabei fruchtbare Nachkommen hervorbringen. Gegenüber anderen Gruppen besteht reproduktive Isolation.
Reproduktive Isolation
Reproduktive Isolation bedeutet, dass zwischen zwei Gruppen kein regulärer Genfluss stattfindet: Sie paaren sich nicht erfolgreich oder ihre gemeinsamen Nachkommen sind nicht fruchtbar.
Der Genfluss ist der Austausch von Erbanlagen zwischen Populationen durch Fortpflanzung. Er verbindet ihre Genpools. Ein Genpool umfasst die vorhandenen erblichen Varianten einer Population oder Fortpflanzungsgemeinschaft.
Pferd und Esel können gemeinsame Nachkommen hervorbringen. Maultiere und Maulesel sind jedoch in der Regel steril. Es findet daher kein dauerhafter Genfluss über fruchtbare Nachkommen statt. Nach dem biologischen Artkonzept gelten Pferd und Esel als verschiedene Arten.
Wo das Fortpflanzungskriterium an Grenzen stößt
Das biologische Artkonzept lässt sich nicht oder nur schwer anwenden auf:
- ausschließlich ungeschlechtlich reproduzierende Organismen;
- ausgestorbene Organismen und Fossilien;
- räumlich getrennte Populationen, die sich in der Natur nicht begegnen;
- Gruppen, deren Fortpflanzungsfähigkeit nicht vollständig getestet werden kann;
- Arten, zwischen denen gelegentlich fruchtbare Hybriden entstehen.
Seltene Hybriden bedeuten nicht automatisch, dass jede Artgrenze verschwindet. Entscheidend ist auch, ob normalerweise Barrieren bestehen und ob regelmäßiger Genfluss stattfindet.
Bei Schaufelfußkröten zeigt sich dieser Grenzfall besonders deutlich. Weibchen von Spea bombifrons wählen unter bestimmten Bedingungen Männchen von S. multiplicata. Die fruchtbaren Hybriden entwickeln sich schneller als reine S. bombifrons-Kaulquappen und können in rasch austrocknenden Tümpeln einen Überlebensvorteil haben. Die mögliche fruchtbare Kreuzung passt nicht zu einer streng gezogenen biologischen Artgrenze, obwohl beide Gruppen sonst als verschiedene Arten behandelt werden.
Das phylogenetische Artkonzept verfolgt Abstammungslinien
Das phylogenetische Artkonzept versteht Arten als Zweige eines Stammbaums. Eine Art beginnt mit der Aufspaltung einer Abstammungslinie. Sie besteht bis zu ihrem Aussterben oder bis zu einer weiteren Aufspaltung in Tochterlinien.
Phylogenetische Art
Eine phylogenetische Art ist eine eigenständige Abstammungslinie, die durch ein Artbildungsereignis entstanden ist und sich von anderen Linien unterscheiden lässt.
Veränderungen innerhalb einer Linie müssen nicht sofort eine neue Art erzeugen. Ohne Aufspaltung können aufeinanderfolgende Populationen trotz deutlicher Veränderung derselben Abstammungslinie zugeordnet werden.
Warum auch ein Stammbaum keine einfache Endlösung ist
Ein Stammbaum ist eine begründete Rekonstruktion. Unterschiedliche Merkmale entwickeln sich verschieden schnell, und verschiedene DNA-Abschnitte können unterschiedliche Beziehungen nahelegen. Zusätzlich erschweren Aussterben und Hybridisierung eine reine Baumform: Evolution kann teilweise netzartig verlaufen.
Außerdem muss eine vermutete Aufspaltung zunächst an Merkmalen, Fortpflanzungsdaten oder genetischen Unterschieden erkannt werden. Das phylogenetische Konzept übernimmt daher einige Unsicherheiten anderer Untersuchungsmethoden.
Werden zwei Populationen als getrennte Zweige dargestellt, muss begründet werden, woran die Aufspaltung erkannt wurde. Liefert ein untersuchter DNA-Abschnitt einen anderen Stammbaum als ein zweiter Abschnitt, ist die Zuordnung eine prüfbare Hypothese und keine automatisch sichere Tatsache.
So vergleichst und wählst du ein Artkonzept
Kein Konzept ist grundsätzlich „das beste“. Du wählst es passend zur Frage und zu den verfügbaren Daten.
| Artkonzept | Leitfrage | Besonders nützlich | Typische Grenze |
|---|---|---|---|
| morphologisch | Stimmen diagnostische Merkmale überein? | Bestimmung, Fossilien, erste Einordnung | Variation, Entwicklungsstadien und Zwillingsarten |
| biologisch | Bestehen Genfluss und fruchtbare Fortpflanzung? | sexuell reproduzierende, heute lebende Populationen | Fossilien, ungeschlechtliche Fortpflanzung und Hybridisierung |
| phylogenetisch | Bilden die Organismen eine unterscheidbare Abstammungslinie? | Evolutionsgeschichte und Stammbaumfragen | widersprüchliche Marker, Hybridisierung und schwer erkennbare Spaltungen |
Eine Entscheidung in vier Schritten
- Kläre die Frage: Sollst du bestimmen, Fortpflanzung prüfen oder Abstammung rekonstruieren?
- Prüfe die Daten: Liegen Merkmale, Kreuzungsbeobachtungen, DNA-Daten oder Fossilien vor?
- Wähle das passende Konzept: Begründe die Wahl mit seinem Kriterium.
- Nenne die Grenze: Erkläre, welche Information fehlt oder welcher Grenzfall das Urteil unsicher macht.
Fall: Zwei unterschiedlich geformte Fossilien stammen aus derselben Gesteinsschicht.
Schritt 1: Untersucht werden soll, ob die Fossilien zu verschiedenen Arten gehören könnten.
Schritt 2: Fortpflanzung und DNA lassen sich nicht beobachten; verfügbar sind vor allem Gestaltmerkmale.
Schritt 3: Das morphologische Artkonzept ist deshalb die praktikable Wahl.
Schritt 4: Das Ergebnis bleibt unsicher. Die Formen könnten verschiedene Arten, verschiedene Geschlechter oder Varianten beziehungsweise Entwicklungsstadien derselben Art darstellen. Weitere Fossilien können die bekannte Variationsbreite vergrößern, das Grundproblem aber nicht vollständig beseitigen.
Eine starke biologische Begründung nennt immer Konzept, Kriterium, Befund und Grenze.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Artkonzepte
- Morphologisch: diagnostische Merkmale vergleichen
- Grenze: Variation und Zwillingsarten
- Biologisch: Genfluss und reproduktive Isolation prüfen
- Grenze: Fossilien, ungeschlechtliche Fortpflanzung und Hybride
- Phylogenetisch: Abstammungslinien rekonstruieren
- Grenze: widersprüchliche Daten und Hybridisierung
- Anwendung: Frage und Daten prüfen
- Ergebnis mit Kriterium und Grenze begründen
- Morphologisch: diagnostische Merkmale vergleichen
Abschluss-Check
Du hast das Lernziel erreicht, wenn du einen neuen Fall nicht nur einer Art zuordnest, sondern deine Wahl des Artkonzepts mit den vorhandenen Daten begründest und die Unsicherheit der Entscheidung benennst.