Wie teilt man Lebewesen ein? 1. Versuch Aristoteles ( v.chr.)

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1 Taxonomie Kladistik Phylogenese Apomorphien& Co. Fachwissenschaft & Methodik bei der Ordnung und Einteilung von Lebewesen Bildquellen: BURDA, H. et al. (2008): Systematische Zoologie, UTB basics, 338 S., ISBN Wie teilt man Lebewesen ein? 1. Versuch Aristoteles ( v.chr.) gültig bis in das 18. Jhdt.!!! Quelle: 1

2 2. Versuch: Carl von Linné( ) Einteilung der Lebewesen nach morphologischen Kriterien Insgesamt beschrieb Linné Tierarten Pflanzenarten + bei den Pflanzen unterschied er Blütenpflanzen und blütenlose Pflanzen +Blütenpflanzen 23 Klassen (v.a. nach der Zahl der Staubblätter) Binäre Nomenklatur... -seit 1758 gültig und aktuell!!! Bsp. Ursus arctos Panthera pardus Bildquellen: SCHERMAIER & WEISL (2010): bio@school1. Schulbuch 5. Schulstufe; Veritas Verlag, ISBN ; CAMPBELL, N.A. & REECE, J.B: Biologie. Spektrum Verlag, 6.A.; ISBN

3 Systematische Zoologie 2012 Diagnostizieren Benennen Einordnen Grundbegriffe Taxonomie (=Systematik) Taxon (Mz. Taxa) = hierarchisch angeordnete Einheiten Diagnostizieren (Erkennen & Benennen vgl- Nomenklatur-Regeln Regeln) Bestrebung: Einordnung soll Stammesgeschichte (= Phylogenese) widerspiegeln Früher: künstliches System Was ist eine Art? Biologischer Artbegriff Mitglieder können sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen haben, wobei diese Gruppe von anderen Gruppen reproduktiv isoliert ist Phylogenetischer Artbegriff Gruppe von Individuen, die mindestens ein bestimmtes einzigartiges Merkmal miteinander teilen, das in keiner anderen Gruppe vorkommt und nicht an ein bestimmtes Geschlecht oder eine bestimmte Altersgruppe gebunden ist 3

4 Wie entstehen neue Arten? Systematik = Zusammenhang zwischen Klassifizierung und Phylogenie Die hierarchische Klassifizierung spiegelt sich in der immer feineren Verzweigung von phylogenetischen Bäumen (Stammbäumen) wider. Dieser Stammbaum deutet mögliche evolutionäre Beziehungen zwischen einigen der Taxa innerhalb der Ordnung Raubtiere (Carnivora) an, die selbst wiederum ein Zweig der Klasse Säugetiere (Mammalia) ist. 4

5 Wie rekonstruiert man die Stammesgeschichte??? KLADISTISCHE ANALYSE, KLADISTIK KLADOGRAMM (= Stammbaum mit einer Reihe von gabelartigen Verzweigungspunkten) Evolutionszweig = KLADE = MONOPHYLETISCHE GRUPPE = MONOPHYLUM von einem Stamm = IMMER EINE VORFAHREN-ART UND ALLE IHRE ABKÖMMLINGE (sei es Gattung, Familie oder höheres Taxon) der Vollständigkeit halber neben monophyletischen Gruppen gibt es auch para- und polyphyletische 5

6 Wie kann man die Abfolge der Verzweigungen in einem Diagramm festlegen? man verwendet Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer Abstammungen (= HOMOLOGIEN das sind Merkmale, die von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen) ABER: NICHT JEDE ÄHNLICHKEIT BERUHT AUF HOMOLOGIEN auch Arten aus unterschiedlichen Evolutionszweigen können einander sehr ähneln (vgl. KONVERGENTE EVOLUTION ANALOGIEN) UND: je länger die Abzweigung zurückliegt desto mehr kann das Merkmal von der ursprünglichen Form abweichen (= abgeleitetes Merkmal = (SYN)-APOMORPHIE ) UND SCHLIEßLICH: es gibt zueinander homologe Strukturen, die einander überhaupt nicht ähneln UND ZU ALLERLETZT: es gibt Rückwärtsevolutionen Homologie-Kriterien Kriterium der Lage Kriterium der Kontinuität Kriterium der spezifischen Qualität Bildquelle: SCHERMAIER & WEISL (2010): bio@school8, Veritas Verlag 6

7 Wie unterscheidet man abgeleitete von ursprünglichen Merkmalen? z.b. durch den Außengruppenvergleich Bsp.: Wahrscheinliche Phylogenie von 8 Wirbeltierarten Wie unterscheidet man abgeleitete von ursprünglichen Merkmalen? z.b. durch den Außengruppenvergleich Bsp.: Wahrscheinliche Phylogenie von 8 Wirbeltierarten 7

8 Erstellen eines Kladogramms Anhand des Verzweigungsmusters kann man Arten in eine Hierarchie einordnen 8

9 In der Realität ist es komplizierter! 11 Arten ergibt rein rechnerisch ca. 34 Millionen verschiedene Stammbäume Bildquelle: Was beim Rekonstruieren von Stammbäumen alles zählt Fossilien (Morphologie!) Merkmale rezenter (=heute lebender) Organismen embryologische larvale Merkmale ökologische Verhaltensbiologische Molekulare (DNA + Proteinsequenzen) Bildquelle: PURVES et al. (2006): Biologie. Spektrum Verlag, 7.A., 1577 S. 9

10 Molekulare Merkmale molekulare Uhren Bildquelle: SCHERMAIER, A. & WEISL, H. (2010): Schulbuch 12. Schulstufe; Veritas Verlag, 148 S.; PURVES Biologie (2006) Spektrum Verlag Die modernen Systematik korrigiert manche traditionellen Stammbäume und systematischen Zuordnungen Beispiel 1: Krokodile 10

11 Die modernen Systematik korrigiert manche traditionellen Stammbäume und systemtischen Zuordnungen Beispiel 2: Greifvögel - Geier Falken, Habichtsartige, Neuweltgeier, Fischadler und Eulen sind monophyletisch nicht näher miteinander verwandt (Eulen und Falken sind ganz eigenständige Gruppen und nicht näher mit den eigentlichen Greifvögeln verwandt) Neuweltgeier Gemeinsamer Vorfahre mit Sturmvögeln, Flamingos, Kranichen und Störchen neues Monophylum (O: Ciconiiformes Schreitvögel ) Kräftiger hakenförmiger Schnabel, kräftige Greiffüße mit Krallen, exzellentes Sehvermögen und sehr gut entwickelte Flugfähigkeit auf Konvergenz zurückzuführen Altweltgeier Zwei eigenständige Entwicklungslinien: Bartgeier, Schmutzgeier, Palmgeier, Wespenbussarde Gänsegeier, Mönchsgeier Dazu passt auch Homologie in der Biochemie Bildquelle. SCHERMAIER, A. & WEISL, H. (2010): bio@school8, Veritas Verlag 11

12 Wann entstanden die meisten der großen Säugetier-Ordnungen? Bedeutung der Systematik in der modernen Biologie lebendige Disziplin mit enormer Spannweite in der Methodik Verständnis für die Evolution und Stammesgeschichte der Lebewesen auf der Erde Möglichkeit der Ordnung praktische Anwendung von chemischen Substanzen der Lebewesen Schutzstatus von Tieren und Pflanzen Bildquelle: 12