Evolution im Erlebnis-Zoo-Hannover Unterrichtsanregungen für alle Altersstufen

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1 Zooschule Hannover Zooschule Hannover Evolution im Erlebnis-Zoo-Hannover Unterrichtsanregungen für alle Altersstufen Arbeitshilfe Nr

2 Zooschule Hannover 2 Inhaltsverzeichnis 2 Inhaltsverzeichnis 3 Einleitung 4 Sachinformation 4 Was ist eine Art? 4 Wie entstehen Arten? 5 Divergent oder konvergent? 5 Haben Rudimente noch Aufgaben? 6 Pongide oder Hominide? 7 Kann Populationsmanagementmanagement die genetische Vielfalt erhalten? 7 Einsatz der Materialien 8 Materialien 8 Einer der vier ist falsch 9 Tiergruppen 10 Der Stammbaum der Raubtiere 11 Fische fangen im Meer 12 Konvergenz bei Seelöwen und Pinguinen 13 Sind Erdmännchen und Präriehunde eng miteinander verwandt? 14 Flügel der Emus 15 Flügel von Huhn und Stabheuschrecke 16 Aftersporne des Königspythons 17 Andenkondore und Gänsegeier - zwei Geier? 18 Artproblematik am Beispiel der Flamingos 19 Vermehrung von Asiatischen Elefanten im Erlebnis-Zoo- Hannover 20 Allopatrische Artbildung am Beispiel von Zebras 21 Adaptive Radiation der Antilopen Afrikas 22 Ist der Somali-Wildesel zu retten? 23 Lösungen 27 Literaturverzeichnis 27 Abbildungsverzeichnis

3 3 Zooschule Hannover Einleitung Die Evolutionstheorie ist eine der zentralen Theorien in der Biologie. Man kann sie nicht beweisen, da sie sich auf Prozesse in der Vergangenheit bezieht. Man kann Evolution auch nicht sehen, da sich die Prozesse in der Regel über viele Generationen erstrecken und an verschiedenen Orten stattfinden. Man kann aus ihr auch keine Voraussagen in die Zukunft ableiten, da Evolution weder zielgerichtet ist noch zu einer Höherentwicklung führt. Sie ist zudem komplex, da sie die Ergebnisse sehr vieler Teildisziplinen der Biologie in sich vereint, die sich gegenseitig stützen. Dennoch ist eine altersgemäße Beschäftigung mit Evolution für Schüler spannend, da sie Antworten gibt auf Fragen, die sich jeder stellt: Wo kommen wir her? Wie ist die immense Artenfülle auf der Erde entstanden? Warum gibt es überhaupt Emus?, um nur einige zu nennen. Mit diesem dritten Themenheft zur Evolution versucht die Zooschule Unterrichtsanregungen für Lehrer zu geben, sich mit diesem Themenfeld im Zoo zu beschäftigen. Es ergänzt die Inhalte des Themenheftes zur Evolution des Menschen und zur Evolutionstheorie von Charles Darwin. Im Unterrichtsgeschehen nimmt die Auseinandersetzung mit Evolution einen immer größeren Stellenwert ein. Grundlagen der Systematik und von Modifikationen werden in der Klassenstufe 5/6 gelegt. Erste Erkenntnisse über Fossilien, Homologien und Selektionsprozesse folgen in Klassenstufe 7/8. Artbildungsprozesse und die Evolution des Menschen sind Schwerpunkte in der Klassenstufe 9/10. In der Oberstufe nimmt sie neben der Physiologie von allen Teildiszipinen der Biologie den breitesten Raum ein. In der Schule und damit in den Lehrbüchern werden Hinweise und Prozesse der Evolution oft anhand von recht abstrakten Abbildungen dargestellt. Im Vordergrund stehen zudem meist Beispielorganismen oder spezielle Körperteile derselben, die wenig mit der Lebensrealität der Schüler gemein haben. Genannt seien hier Birkenspanner, Darwin- Finken, Kleidervögel, Ostafrikanische Buntbarsche, spezielle Singvögel u.s.w. An dieser Stelle soll ein anderer Weg beschritten werden. Ausgangspunkt sind nicht eine hypothetische Ursprungsart, eine Schnabelhöhe oder ein Skelettvergleich, sondern das lebende Tier vor Ort. Von der Beobachtung von attraktiven Tierarten ausgehend, wird auf entsprechende evolutionsbiologische Phänomene erst in einem zweiten Schritt geschlossen. Das Tier steht zunächst als Faszinosum mit all seinen Problemen und Bedürfnissen für sich. Angepasstheiten an verschiedene Ökosysteme, die Entstehung der Artenvielfalt durch die Wirkung von Isolation, Anidation und weiteren Evolutionsfaktoren können so im Zoo an lebenden Originalen bei einem Spaziergang sichtbar gemacht werden. All dies kann ohne Materialien erfolgen, doch sind diese zur Klärung spezieller Fragestellungen und als Erinnerungsstütze beim Sammeln von Fakten sehr zweckdienlich. Die Tiere in einem Zoo leben in einem künstlichen System, doch unterliegen sie ähnlichen Gesetzmäßigkeiten wie die im Freiland. Da der Raum vor Ort immer sehr begrenzt ist und folglich die Tierpopulationen sehr klein sind, kann ein Zoo für Schüler als Modellwelt genommen werden, um Phänomene, die in Realitas nicht sichtbar sind, begreifbar zu machen. Da die gehaltenen Tiergruppen zwangsläufig klein sind, befindet sich der Genpool der Zootier-Populationen in einer permanenten Flaschenhals-Situation bzw. im Stadium einer Gründer-Population. Welche Probleme sich daraus ergeben und welche Mechanismen in Zoos entwickelt wurden, um die daraus resultierenden Nachteile zu minimieren, kann ebenfalls Unterrichtsgegenstand vor Ort sein.

4 Zooschule Hannover 4 Sachinformation Es ist an dieser Stelle nicht sinnvoll, einen Abriss von evolutionsbiologischen Inhalten vorzustellen. Es wird vorausgesetzt, dass jeder Lehrer, der einen Unterrichtsgang zu diesem Thema mit seiner Klasse unternimmt, entsprechende Vorkenntnisse besitzt. Dennoch soll anhand von sechs Leitfragen die Thematik des Heftes umrissen werden, damit die Intentionen, die hinter den Unterrichtsanregungen stehen, erkennbar werden. In letzter Zeit ist es üblich geworden, dass zu jeder Unterrichtsreihe Angaben beigefügt sind, aus deren Inhalt der Lehrer die Kompetenzen ableiten kann, die seine Schüler hierdurch erwerben können. Da dieser Themenband sich nicht nur an eine Schulform wendet, die Schüler aus verschiedenen Bundesländer anreisen und die Materialien nicht nur in einem Kontext anwendbar sind, wird hierauf ganz verzichtet. Welchen Stellenwert der Unterrichtsgang in den Zoo im Gesamtkontext einnimmt und welche Kompetenzen bzw. curricularen Vorgaben oder Ähnliches hiermit erfüllt werden, sei der Verantwortung des Lehrers überlassen. Die Zooschule Hannover freut sich über jede Rückmeldung und Kritik. Was ist eine Art? Alles was sich schart und paart, gehört zu einer Art. Dieser einfache Satz suggeriert, dass es sehr einfach sei, die Grundeinheit der Systematiker zu definieren. Das Gegenteil ist der Fall. Obwohl wir häufig mit diesem Begriff im Alltag umgehen, ist es sehr schwer exakt zu definieren, was eine Art ist. Da eine allgemein gültige Definition bisher fehlt, haben Biologen verschiedene Art-Konzepte entwickelt, die das Problem jeweils von einem anderen Blickwinkel aus betrachten und so jeweils den Erfordernissen der verschiedenen biologischen Teildisziplinen genügen, also eine Art von Teildefinition darstellen 1. Für unsere Zwecke ist der biologische Artbegriff wohl am geeignetsten, den Ernst Mayr wie folgt definiert: Eine biologische Art ist eine Gruppe sich wirklich oder potenziell fortpflanzender natürlicher Populationen, die reproduktiv von anderen solchen Populationen isoliert sind. 2,3 Diese sperrige Definition bedarf der Erläuterung. Arten bestehen aus Populationen, zumindest aus einer, und nicht aus unabhängigen Individuen. Sie stehen mit anderen Arten in ständiger Wechselwirkung und können nur koexistieren, wenn sie eine artspezifische Nische gebildet haben. Insgesamt werden somit Arten weniger über spezifische Gemeinsamkeiten definiert, sondern über die Fortpflanzungsisolation gegenüber anderen Arten. Dieser Zusammenhang und seine Grenzen in einem künstlichen System kann im Zoo deutlich gemacht werden. Weitere Artkonzepte werden z.b. in UB vorgestellt. Material für die Artproblematik finden Sie auf den Seiten 18 und 19. Wie entstehen Arten? Mehrere Möglichkeiten wie neue Arten entstehen können, sind bisher bekannt: 1. Artumwandlung!Allochrone Artbildung": Eine Art verändert sich im Laufe von erdgeschichtlichen Zeiträumen immer mehr, so dass ab einem bestimmten Zeitpunkt von einer neuen Art ausgegangen wird. Da dieser Prozess die Biodiversität nicht erhöht und im Zoo nicht erarbeitbar ist, wird er an dieser Stelle vernachlässigt. 2. Netzartige!Retikulate" Artbildung: Dieser Mechanismus führt - umgekehrt zur Artaufspaltung - zur Bildung von neuen Arten durch Hybridisierungen. Da diese Form der Artbildung bisher wenig erforscht ist und im Schulalltag keine Bedeutung besitzt, wird hierauf nicht weiter eingegangen.

5 5 Zooschule Hannover 3. Sympatrische Artbildung: Diese erfolgt ohne Aufspaltung von Teilpopulationen entweder durch Polyploidie!Pflanzen" oder durch Ausbildung von ökologischen und sexuellen Vorlieben bei höheren Tieren 4. Hierfür fehlen im Zoo entsprechende Beispielorganismen. 4. Allopatrische Artbildung: Diese Artbildung ist Folge einer Genflussunterbrechung von Populationen, die zur unabhängigen Evolution in den Teilpopulationen führt. Dies hat wiederum die Ausbildung weiterer Isolationsmechanismen zur Folge. Durch eine dadurch resultierende genetische Entfremdung, die einhergeht mit einer morphologischen und ethologischen Differenzierung erreichen die Mitglieder der separierten Populationen schließlich den Artstatus und können -wenn sie unterschiedliche Nischen gebildet haben- sympatrisch vorkommen. In der Vergangenheit wurden frei gewordene Großnischen rasch neu besetzt. Dabei ist die Rate der Artbildung häufig sehr hoch, da der Konkurrenzdruck zunächst niedrig ist. Sie geht einher mit einer zunehmenden Nischendifferenzierung und entsprechenden Spezialisierungen. Dieser Artbildungsmechanismus wird als Adaptive Radiation beschrieben. 5,6 Unterrichtsanregungen dazu finden Sie auf den Seiten 20 und 21. Divergent oder konvergent? Sind ähnliche Merkmale, Verhaltensweisen oder gar Tierarten divergent oder konvergent entstanden? D.h. beruht ihre Ähnlichkeit auf einer Auseinanderentwicklung von stammesgeschichtlich verwandten Formen!Divergente Entwicklung -> homologe Strukturen" oder wurden die Ähnlichkeiten unabhängig, in Angepasstheit an ähnliche Lebensweisen und somit ähnlichem Selektionsdruck, ausgebildet!konvergente Entwicklung -> analoge Strukturen". Homologe Strukturen beruhen also auf einer gemeinsamen Abstammung. Die Übereinstimmungen sind auf eine gemeinsame Stammform zurück zu führen!abstammungsähnlichkeit". Sie lassen sich durch die von Adolf Remane 1952 entwickelten drei Homologiekriterien feststellen. Analoge Strukturen dagegen bilden sich bei Organismen, die nicht einer Stammeslinie angehören. Ihre manchmal frappierende Ähnlichkeit beruht auf einem Optimierungsprozess hinsichtlich einer bestimmten Funktion in einer vergleichbaren Umwelt!Funktionsähnlichkeit". Es handelt sich also um Parallelentwicklungen. Dies vor Ort zu entscheiden ist in manchen Fällen leicht, in anderen dagegen ganz schön schwierig. Sie kann in manchen Fällen nur anhand von zusätzlichen Arbeitsmaterialien entschieden werden. Sie finden diese auf den Seiten 11, 12, 13 und 15. Haben Rudimente noch Aufgaben? Rudimente sind Organe oder Verhaltensweisen, die Reste ursprünglicher Strukturen darstellen, aber ihre ursprüngliche Bedeutung verloren haben. 3 Da man rudimentäre Verhaltensweisen auch in einem Zoo nur selten beobachten kann, konzentrieren wir uns ganz auf morphologische Strukturen. Das Faszinierende an einer regressiven Evolution ist, dass man oft gar nicht weiß, welche Aufgabe manche Rudimente besitzen bzw. ob sie überhaupt eine haben. So kann es sein, dass der rezente Zustand nur eine Übergangsphase abbildet und die Evolution bis zum völligen Verlust der Struktur weiter gehen wird. Andererseits ist es auch möglich, dass die Organe Restfunktionen für den Organismus besitzen bzw. andere Funktionen übernommen haben. Diese bleiben dann erhalten, weil die Vorteile dieser Funktion die Nachteile, zum Beispiel in Form des Energieaufwandes zur Entwicklung und Erhalt der Struktur, überwiegen.im Material finden Sie zwei Beispiele. Liegt bei Königsphyten noch eindeutig ein arterhaltender Funktionswandel vor, ist die Situation beim Emu letztlich unklar. Materialien finden Sie auf den Seiten 14, 15 und 16.

6 Zooschule Hannover 6 Pongide oder Hominide? Als vor rund 250 Jahren der Schwede Carl Nilsson Linnæus in seinem Werk Systema Naturae die heute noch gültige binominale Nomenklatur durchsetzte, begann der Versuch, alle Lebewesen in einem natürlichen System zu ordnen. Heute würde man dieses Vorhaben als Grundlagenforschung bezeichnen, denn um Evolution zu verstehen, muss man erst einmal wissen, welche Formen es gibt und die Verwandtschaftschaftsbeziehungen zwischen ihnen sind. Sein damaliger Gegenspieler Georges-Louis Leclerc de Buffon war dagegen der Überzeugung, dass dieser Versuch scheitern müsse, da die Natur zu unterschiedlich und zu reich dafür sei. Wer letztendlich recht hatte, ist heute immer noch nicht endgültig geklärt. Die heutige Biodiversitätsforschung steht noch am Anfang und erlebt immer wieder neue Überraschungen, und führende Wissenschaftler geben sehr unterschiedliche Hochrechnungen heraus, wie viele Arten denn auf unserem Planeten wohl vorkommen. Doch vieles ist schon bekannt und katalogisiert. Die zoologische Nomenklatur verbessert sich ständig. Sie wird heute durch internationale Konventionen festgeschrieben! Das Regelwerk ist umfangreich und für den Laien kaum zu durchschauen. Das System ist jedoch nicht starr und für die Ewigkeit. Selbst lange bekannte Arten wechseln darin den Platz. Das ist zum einen durch den technischen Fortschritt begründet, zum anderen gibt es auch Modeerscheinungen. Da sind auf der einen Seite die Splitterer, welche immer neue Arten nach teilweise nur von Ihnen zu durchschauenden Kriterien hervorbringen. Auf der anderen Seite stehen die Generalisten, die selbige umgehend wieder kassieren und auch schon mal neue Konzepte wie das der Superspezies vorstellen. Wer denkt, dass sei nur auf die unteren Taxonebenen und niedere Tiere begrenzt, der irrt. Selbst unser nächster Verwandter, der Schimpanse, hat nach manchem Wissenschaftler das Zeug wieder in unsere exklusive Gattung Homo aufzusteigen, wo er vor 200 Jahren schon einmal war 11. Linne schrieb übrigens bei der Beschreibung des Menschen darüber, was den Menschen auszeichne Nosque ipsum, was übersetzt heißt erkenne dich selbst 7. Im Schulalltag spielt dies alles keine Rolle und das bestehende System ist alternativlos. Deshalb werden entsprechende Materialien zur Systematik der Tiere auf den Seiten 8, 9, 10 und 17 bereitgestellt. Kann Populationsmanagement die genetische Vielfalt erhalten? In Zeiten des grassierenden Artenschwunds ist eine der wichtigsten Aufgaben von Zoos der Arterhalt. Denn, ist eine Tierart einmal ausgerottet, ist sie nach dem heutigen Stand der Technik unwiederbringlich verloren. Die Liste der bedrohten Arten wird somit immer länger!s. org/about/work/programmes/species/red_list/" und die somit die Notwendigkeit stabile Ex-situ- Populationen zu züchten immer notwendiger.ziel der Zoos ist es Populationen zu erhalten, die lange Zeit zu einer sich selbst erhaltenden Reproduktion in der Lage sind. Mit welchen Methoden versucht wird wenigstens einen Teil der bedrohten Arten zu erhalten, sei an dieser Stelle kurz angeführt 8 : In internationalen Datenbanken werden alle relevanten Daten der Tierbestände gesammelt!isis". Bedrohte Wildtierpopulationen werden auf verschiedene Institutionen verteilt, damit sie groß genug für eine ausreichende genetische Vielfalt sind. Zwischen die Teilpopulationen wird nach Berechnungen der sogenannten Inzuchtkoiffizienten eines spezialisierten Zuchtbuchführers ein optimaler Genfluss in Form von Keimzellen oder Tieren organisiert. Viele dieser Programme haben jedoch zu wenige Gründertiere und Teilnehmer, eine zu geringe

7 7 Zooschule Hannover Einsatz der Materialien: genetische Bandbreite oder zu geringe Zuchterfolge. Mögliche Auswege aus diesem Dilemma sind: Beschränkung auf wenige Tierarten, die dafür in größeren Gruppen gehalten werden können. Mehr Platz für Zuchtprogramme in den Zoos, Ausweitung von regionalen zu globalen Zucht-Programmen, verstärkte genetische Planung, weitere Verbesserung der Haltungsbedingungen durch Forschung, gezielter Import von Gründertieren aus freier Wildbahn oder anderen Regionen. Ob es auf Dauer gelingt Wildtierbestände in Zoos zu erhalten, die bei einer Verbesserung der Situation im Freiland auch wieder ausgewildert werden können, bleibt ein für viele Tierarten ein offenes Experiment. Einen kleinen Einblick in die Problematik vermittelt das Material auf der Seite 22. Weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie auf der Homepage der Zooschule. Die folgenden Materialien sollen Anregungen geben für Unterricht im Erlebnis-Zoo-Hannover zum Thema Evolution. Sie sind in modifizierter Form oft auch in anderen zoologischen Einrichtungen nutzbar. Die Materialien können in der Regel im Verlauf eines Unterrichtsgangs von den Schülern eigenständig bearbeitet werden, ohne dass es der Unterstützung durch den Lehrer oder die Zooschule bedarf. Zur Bearbeitung von M8!Analogie" und M9!Aftersporne" ist es notwendig, dass entsprechende Phänomene durch Mitarbeiter der Zooschule demonstriert werden. Gut ist es, wenn den Schülern bei der Bearbeitung Klemmbretter zur Verfügung stehen. Wenn keine eigenen vorhanden sind, können sie in den meisten Fällen kurzfristig in der Zooschule ausgeliehen werden. Die Materialien sind so gestaltet, dass die Bearbeitung vor Ort stets genügend Freiräume für die Schüler offen lässt und in einer angemessenen Zeit zu bearbeiten sind. Welches Material in welcher Altersstufe bzw. Schulform zum Einsatz kommen soll, ist in die Entscheidung des Lehrers gelegt. Er kennt die inhaltliche Vorbereitung und den Leistungsstand seiner Schüler am besten. Es sei darauf hingewiesen, dass die Arbeit mit dem Material immer nur einen Teil der Zeit vor Ort in Anspruch nehmen soll. Freies Beobachten und Verweilen vor den Tieren erachten wir als mindestens ebenso wichtig. Deshalb sollen eine eventuell notwendige inhaltliche Vorbereitung und Auswertung im Wesentlichen in der Schule erfolgen. Unterricht mit der Zooschule erfolgt grundsätzlich ohne Arbeitsblätter oder ähnliche Materialien direkt vor den Tieren. Deshalb bestand im Vorfeld keine Möglichkeit, die Materialien zu erproben und entsprechend zu optimieren. Wir sind diesbezüglich entsprechend dankbar für jede Rückmeldung.

8 Zooschule Hannover 8 Eines der Tiere passt nicht dazu: Kreuze in jeder Zeile das Tier an, das nicht zu den anderen passt.

9 9 Zooschule Hannover Tiergruppen Die drei Tiere auf dem Arbeitsplatz heißen Gelbwangenschmuckschildkröte, Rosapelikan und Rothörnchen. Aufgaben: Schreibe die Namen der Tiergruppe zu denen diese Tiere gehören als Überschrift. Gehe durch den Zoo und trage jeweils 5 weitere Tierarten in die Tabelle ein, die zu diesen Tiergruppen gehören. Trage in die letzte Zeile die Gemeinsamkeiten ein, welche alle Tiere der Gruppe besitzen.

10 Zooschule Hannover 10 Raubtiere im Erlebniszoo-Hannover Raubtiere im Erlebniszoo-Hannover Alle Raubtiere stammen von einem Urraubtier ab, auch diejenigen, die heute im Wasser leben. Der Stammbaum Alle Raubtiere zeigt stammen dir wie von sich einem die Raubtiere Urraubtier aus ab, diesem auch diejenigen, entwickelt die haben.in heute im den Wasser grauen leben. Kästen Der sind einige Stammbaum Raubtier-Familien zeigt dir in eingezeichnet, den grauen Kästen die die heute größten noch Raubtier-Familien, leben. Die weißen die Kästen sich zeigen im Laufe dir, der wie viele Zeit Arten entwickelt davon haben. heute Die im Zoo weißen leben. Kästen zeigen dir, wie viele Arten davon heute im Zoo leben. Trage Trage in in die die weißen weißen Kästen Kästen die die Tier-Arten ein, die zu der jeweiligen Raubtier-Familie gehören. gehören. Nenne Gemeinsamkeiten, die alle Raubtiere gemeinsam Nenne Gemeinsamkeiten, die alle Raubtiere gemeinsam haben. Katzen Mangusten Robben Hunde Schleichkatzen Bären Hyänen Kleinbären Urraubtier

11 11 Zooschule Hannover Fische fangen im Meer Im Zoo leben Pinguine und Seebären nebeneinander in Yukon-Bay. Betrachtet man die Tiere, sehen sie sehr verschieden aus. Beide ernähren sich jedoch von Fischen, die sie in kalten Meeren fangen. Sie haben aus diesem Grund Ähnlichkeiten entwickelt, die sie sehr erfolgreich bei der Jagd macht. Pinguin Seelöwe Zu welcher Tierklasse gehören die Tiere? Nenne das Hauptsinnesorgan beim Beutefang! Schreibe auf, wie es den Räubern gelingt schneller und wendiger als die Fische zu sein! Vermute wie es ihnen gelingt im kalten Wasser wochenlang zu überleben! Beobachte die Tiere einige Zeit im Wasser! Bearbeite erst dann die Aufgaben! Erläutere die Ähnlichkeiten der beiden Tierarten! Nenne weitere Tierarten, die sich ebenfalls so entwickelt haben!

12 Zooschule Hannover 12 Konvergenz bei Seelöwen und Pinguinen Aus dem Inneren der Yukon-Queen kann man Brillenpinguine und Kalifornische Seelöwen gut beim Schwimmen und Tauchen beobachten. Kalifornischer Seelöwe Brillenpinguin Gemeinsamkeiten: Unterschiede: Gehen Sie ins Innere der Yukon Queen und beobachten Sie beide Tierarten eine Zeit lang. Tragen Sie in der Tabelle möglichst viele Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Tierarten zusammen. Erstellen Sie eine evolutionsbiologisch begründete Hypothese für die Entwicklung der auffälligen Gemeinsamkeiten der beiden Tierarten. Deuten Sie die erkannten Unterschiede vor dem Hintergrund der Abstammung beider Tierarten.

13 13 Zooschule Hannover Sind Erdmännchen und Präriehunde eng miteinander verwandt? Erdmännchen Präriehund Daten: Kopfrumpflänge :40 cm Schwanzlänge: 5 cm Gewicht : 1,2 kg Lebensalter: 10 Jahre Verbreitungsgebiet: Südafrika Biotop: Grassteppen. Leben in weit verzweigten unterirdischen Gangsystemen Daten: Kopfrumpflänge : 30cm Schwanzlänge: 22 cm Gewicht : 750 gr Lebensalter: 12 Jahre Verbreitungsgebiet: Westliches Nordamerika Biotop: Offene Trockengebiete und Savannen. Leben in weit verzweigten unterirdischen Gangsystemen Gehen Sie zu den Gehegen der Erdmännchen!Sambesi" und der Präriehunde!Yukon Bay"! Ergänzen Sie Daten des Arbeitsblattes durch Beobachtungen zum Nahrung, Verhaltensweisen, Gehegeaufbau, u.s.w. vor Ort! Nahrung Verhaltensweisen Gehegeaufbau Erläutern Sie anhand des Materials die Verwandtschaftsbeziehungen und die Ähnlichkeiten der beiden Tierarten!

14 Zooschule Hannover 14 Flügel der Emus Emu Taube Oberarmknochen nicht dargestellt Kralle Fingerknochen Mittelhandknochen Handwurzelknochen Unterarmknochen Oberarmknochen Einer der größten Vögel der Erde ist der Emu. Die Vögel sind ca. 160 cm groß und 35 kg schwer. Er wird zu den Laufvögeln gerechnet. Gehen Sie zur Australienanlage und beobachten Sie die Tiere und deren Verhalten eine Zeit lang! Beschreiben Sie!soweit erkennbar" das Aussehen der Flügel mit eigenen Worten!Länge, Lage, Form"! Vergleichen Sie das Flügelskelett des Emus mit dem einer Taube! Als Hilfestellung markieren Sie sich entsprechende Flügelbestandteile mit gleichen Farben. Man bezeichnet die Flügel des Emus als rudimentäre Organe!rückgebildete Organe". Erläutere mögliche Gründe für die Rückbildungen! Erstelle eine Hypothese, warum die Flügel im Laufe der Evolution nicht völlig verschwunden sind!

15 15 Zooschule Hannover Flügel von Huhn und Stabheuschrecke Vergleiche beide Flügel in Bau, Form und Funktion! Erläutere, welche Gründe für eine gemeinsame Entwicklung des Fliegens mithilfe von Flügeln bzw. für eine Beschreiben unabhängige Sie das Entwicklung Aussehen der des Aftersporne, Flugvermögens und homologisieren sprechen. Sie diese nach den entsprechenden Homologie-Kriterien! Entscheide, ob die Flügel homolog!erbgleich" oder analog!funktionsgleich" sind. Begründe Erstellen Sie eine Hypothese, warum die Aftersporne nicht völlig rudimentiert sind! deine Entscheidung! Erläutern Sie am Beispiel dieser drei Reptilienarten den Begriff Regressionsreihe! (Sie können die Tiere aus nächster Nähe betrachten. Wenden Sie sich im Vorfeld an die Zooschule.)

16 Zooschule Hannover 16 Aftersporne des Königspython Königspythen beiderlei Geschlechts besitzen seitlich der Kloake sogenannte Aftersporne!spurs", siehe Abbildungen. Diese sind mit Knochenleisten mit der Wirbelsäule verbunden. Aftersporne Kloake Bartagame Blauzungenskink Beschreiben Sie das Aussehen der Aftersporne, und homologisieren Sie diese nach den entsprechenden Homologie-Kriterien! Erstellen Sie eine Hypothese, warum die Aftersporne nicht völlig rudimentiert sind! Erläutern Sie am Beispiel dieser drei Reptilienarten den Begriff Regressionsreihe!

17 17 Zooschule Hannover Andenkondore und Gänsegeier - zwei Geier? Andenkondor!Ordnung?" Gänsegeier!Ord. Greifvögel" Marabu!Ord. Storchenvögel" Lebt in den Anden Südamerikas In Europa und Asien weit verbreitet Weit verbreitet in Sumpfgebieten Afrikas n. 9 verändert n. 9 verändert Kann Beute nicht umgreifen, sondern steht auf ihr Umgreift die Beute mit starker Hinterzehe Kann Beute nicht umgreifen, sondern steht auf ihr Stimmlos, nur Zischen, Klappern Stimmlos, nur Zischen sehr stimmbegabt und ruffreudig Kurze Beine Kurze Beine sehr lange Beine Hals unbefiedert bis zur Krause Hals kaum befiedert Hals wenig befiedert Geruchssinn sehr gut Geruchssinn schwach Geruchssinn mäßig entwickelt Begattung im Stehen Begattung im Liegen Begattung im Stehen Einzelbrüter Koloniebrüter Einzelbrüter Beinkoten erfolgt selten kein Beinkoten Häufiges Beinkoten Gehen Sie vor die Gehege der Vögel und beobachten die Tiere! Erstellen Sie eine Liste, auf der Sie die in der Tabelle angegebenen Merkmale des Andenkondors den Greifvögeln oder den Storchenvögeln zuordnen! Treffen Sie auf der Basis der Aufzeichnungen eine Entscheidung zur systematischen Einordnung der Andenkondore! Erstellen Sie eine Hypothese zur Evolution der auffälligen Ähnlichkeiten von Andenkondor und der Gänsegeier!

18 Zooschule Hannover 18 Artproblematik am Beispiel der Flamingos In der Außenanlage der Erlebniswelt Sambesi werden verschiedene Flamingos gehalten: Kuba,-Chile-und Rosaflamingo. Aber sind es wirklich verschiedene Arten? Kubaflamingo Chileflamingo Rosaflamingo Gehen Sie vor das Gehege und identifizieren Sie!z.B. anhand der beigefügten Abbildungen" die drei Flamingo-Formen. Tragen Sie in der Tabelle möglichst viele Unterschiede zwischen den drei Formen der Flamingos zusammen. Entscheiden Sie aufgrund ihrer Beobachtungen, welche der beiden Formen enger miteinander verwandt sind. Erläutern Sie, wie man entscheiden kann, ob es sich bei den sehr eng verwandten Formen um Arten oder Unterarten handelt!

19 19 Zooschule Hannover Vermehrung von Asiatischen Elefanten im Erlebniszoo Hannover Europaweit gibt es keinen Zoo, in dem sich Asiatische Elefanten so gut vermehren wie im Erlebniszoo- Hannover. Indra Nicolai Khaing hnin hnin Manari Elephas maximus Elephas maximus maximus Elephas maximus indicus Elephas maximus hirsutus geb geb geb geb ,7 m, 3,6 t 2,8m, 4 t 2,5 m, 3,3 t 2,3 m, 2,4 t züchtet nicht Vater von 5 Jungtieren hat 3 Kinder von 2 Vätern hat 2 Kinder von 2 Vätern Genetische Herkunft der og. Elefanten!!! Derzeit leben in Asien vielleicht noch Elefanten, ungefähr 40% davon in menschlicher Obhut. Der Bestand ist stark abnehmend, sodass die Art als gefährdet gilt. Im Freiland haben sich mehrere Unterarten, jedoch wahrscheinlich keine unterschiedlichen Arten gebildet. Die systematische Erforschung der Unterarten ist noch nicht endgültig abgeschlossen. Im Zoo Hannover werden folgende Unterarten gehalten: Elephas maximus indicus, Elephas maximus hirsutus und Elephas maximus maximus. Aufgrund der Bedrohungslage versuchen Zoos weltweit Asiatische Elefanten zu vermehren, um stabile Populationen ex situ zu generieren. Individualisieren Sie die 4 angegebenen Tiere und vergleichen Sie ihre äußere Gestalt "z.b. Körperbau, Rüssellänge, Anzahl der Zehen,...! Mehr Informationen und einen Bestimmungsschlüssel finden Sie unter Themenhefte auf der Homepage der Zooschule. Erläutern Sie am Beispiel der Elefantenherde die Unterschiede zwischen Gattung, Art und Unterart! Erkllären Sie die Entstehung der Unterarten in Asien am Modell der Allopatrischen Artbildung! Von einigen Forschern wird gefordert, dass die Zoos unterartenrein züchten sollen! Nennen Sie Gründe für diese Forderung, die bei anderen Tierarten längst umgesetzt wird! Beurteilen Sie die Chancen für eine Auswilderung von Asiatischen Elefanten ins Freiland in Asien!

20 Zooschule Hannover 20 Allopatrische Artbildung am Beispiel von Zebras Der Erlebniszoo-Hannover hält zwei der drei Zebra-Arten: Das Steppenzebra in der Unterart Grantzebra und das Bergzebra in der Unterart Hartmann-Bergzebra. Aufgaben: Gehen Sie vor die Gehege der beiden Arten und tragen sie möglichst viele morphologische Gemeinsamkeiten und Unterschiede in einer Liste zusammen. Erstellen Sie eine detaillierte Hypothese des Artbildungsprozesses der beiden Arten nach dem Modell der Allopatrischen Artbildung. Beziehen Sie relevante Evolutionsfaktoren und die morphologischen Unterschiede in Ihre Überlegungen ein. Beurteilen Sie, ob die Populationen im Zoo Gründerpopulationen für eine neue Artbildung sein können.

21 21 Zooschule Hannover W Wüste BR Browser Adaptive Radiation der Antilopen Afrikas HW Halbwüste GR Grazer TW Trockenwald O Nahrungsopportunist B Buschland W Hoher Wasserbedarf FS Feuchtsavanne KW Geringer Wasserbedarf G Grasland R bildet Reviere Geschlechtsdimorphismus Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Geschlechtsdimorphismus FS GR W TW BR KW R Größe Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Größe Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Geschlechtsdimorphismus Größe HW-W O KW Mendes- Antilope Pferdeantilope Dik-Dik Impala B GR W Größe Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Geschlechtsdimorphismus Geschlechtsdimorphismus Fell-Musterung Fell-Färbung Hornform Größe G GR KW Kaama- Hartebeest Springbock Eotragus Elen-Antilope Kleiner Kudu TW-FS BR W R Größe Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung G O KW TW-HW O KW Größe Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Geschlechtsdimorphismus Größe Geschlechtsdimorphismus Hornform Fell-Färbung Fell-Musterung Geschlechtsdimorphismus Information: Antilopen sind fossil seit rund 15 Mio. Jahren belegt. Es waren gazellenähnliche, waldbewohnende Tiere!z.B. Eotragus". Am Ende des Miozäns!vor 5,5 Mio. J." durchliefen sie eine Radiation, die zu rund 70 verschiedenen Arten führte. Diesen Erfolg verdanken die Antilopen einer engen ökologischen Einnischung, die auch an äußeren Merkmalen sichtbar wird. Im Material werden 6 Antilopen-Arten und wichtige Informationen zu ihrer Ökologie vorgestellt. Gehen Sie vor die Gehege der Antilope und notieren Sie auffällige Körpermerkmale!Hornform, Körperbau, Größe, Färbung..." Entwickeln Sie eine Hypothese über den Ablauf der Radiation, indem Sie anhand der Beispiele den Zusammenhang zwischen Körpermerkmalen und Lebensraum!ökologische Einnischung" herausstellen.

22 Zooschule Hannover 22 Ist der Somali-Wildesel zu retten? Ursprünglich in ganz Nordafrika verbreitet, ist das Überleben der Urform aller Hausesel akut bedroht. Zwei Unterarten des Afrikanischen Wildesels wurden bereits ausgerottet und der Weltbestand dieser Unterart wird heute auf wenige 100 Tiere geschätzt. So hat es sich der Zoo Hannover zu Aufgabe gemacht, auch diese Tiere so zu züchten, dass sie ihre genetische Variabilität erhalten und sie später ev. wieder ausgewildert werden können. Abb. 1: Genetische Variabilität in Gründerpopulationen Abb. 2: Anteil heterozygoter Individuen bezüglich ausgewählter Gene. Das große Problem ist, die genetische Vielfalt der Zoo-Populationen zu erhalten, da Wildtierpopulationen in Zoos oft nur sehr klein sind!s. Abbildung 1 und 2". So gehen alle Wildesel in Europa auf 2 Tiertransporte mit 17 Individuen zurück. Aus dieser Gründerpopulation sind 40 Jahre später rund 150 Tiere hervorgegangen. Zur Zeit leben 5 Somali-Wildesel im Zoo: 1 Hengst, 2 Stuten und 2 Jungtiere. Aufgaben: Gehen Sie zum Gehege der Somali-Wildesel und beobachten Sie die Tiere eine Zeit. Notieren Sie erkannte Anzeichen für genetische Vielfalt der Tiere. Erläutern Sie die Begriffe Gendrift, Flaschenhalseffekt und Gründerpopulation an diesem Beispiel. Erläutern Sie die obigen Graphiken, und leiten Sie daraus die Probleme für Erhaltungszuchten in Zoos ab. Entwickeln Sie am Beispiel der Somali-Wildesel Vorschläge, wie Zoos den Verlusten an genetischer Vielfalt entgegenwirken können,

23 23 Zooschule Hannover Lösungen M1. Einer der vier ist falsch Falsch sind: Z1, Nr 4!kein Affe", Z2, Nr 3!kein Wasserraubtier", Z3,Nr 4!kein Reptil", Z4, Nr 1!kein Vogel", Z5, Nr 3!keine Katze", Z6, Nr 1!kein Beuteltier", Z7, Nr 4!kein Hornträger / Antilope", Z8, Nr 2!kein Paarhufer". Auf der Homepage der Zooschule Hannover können Sie hierzu eine Lernspiel downloaden. M2. Tiergruppen: Reptilien!Kriechtiere", Vögel, Säugetiere. Weiteres wird als bekannt vorausgesetzt. M3. Der Stammbaum der Raubtiere Katzen: Tiger, Berberlöwe, Leopard. Robben: Kegelrobbe, Nördlicher Seebär, Kalif. Seelöwe. Hunde: Timberwölfe. Bären: Eisbär. Kleinbären: Kleiner Pandabär. Schleichkatzen: Erdmännchen. Gemeinsamkeiten: Raubtiergebiss mit Fang- und Reißzähnen.!kraftvoller Kiefer, reduziertes Schlüsselbein, Elle und Speiche sowie die Handwurzelknochen sind verwachsen". Jedoch nicht, dass alle Raubtiere Fleischfresser sind. Es kommen Allesfresser!Bären" und Pflanzenfresser!Kleiner Panda" vor. M4. Fische fangen im Meer Tierklassen: Pinguin!Vogel", Seebär!Säugetier". Hauptsinnerorgan: Pinguin: Auge, Seelöwe: Vibrissen!Schnurrhaare" Schnelligkeit: Stromlinienförmiger Körper, große Antriebsorgane!Flügel/Flossen". Große Steuerungsmechanismen!Füße/Hinterextremitäten", die an das Tierende zurückverlegt sind. Sehr beweglicher Kopf bzw. bewegliche Wirbelsäule. Sehr leistungsfähige Nervensysteme. Größtes Überlebensproblem im Wasser ist die Kälte: Pinguin: Dichtes Federkleid, das Luft als zusätzliches Isoliermittel festhält, Fettschicht an der Körperoberfläche, wenig abstehende Körperteile. Seebär: Sehr dichtes Haarkleid, das ebenfalls Luft als zusätzliches Isoliermittel an der Körperoberfläche hält. Fettschicht an der Körperoberfläche, wenig abstehende Körperteile > geringe Oberfläche. Die Notwendigkeit Fische zu fangen führte zu einem ähnlichen Körperbau. Auch die Schutzmechanismen gegen Kälte an Land und im Wasser sind ähnlich ausgebildet. Als hervorragende Schwimmer erfolgt der Antrieb mit umgewandelten Vorderextremitäten und die Steuerung i.w. mit den Hinterextremitäten. Beide sind an Land unbeholfener als im Wasser. Weitere Tierarten sind: Haie, Orcas M5. Konvergenz bei Seelöwen und Pinguinen Gemeinsamkeiten: Beides sind Wirbeltiere, die ans Wasserleben angepasst sind. Sie besitzen beide einen stromlinienförmigen Körper, ernähren sich von Fischen. Beide sind entsprechend schnelle und gewandte Schwimmer. Die Isolation gegen kaltes Wasser erfolgt im Wesentlichen über eine Fettschicht.Die Fortbewegungsweise im Wasser ist sehr ähnlich... Unterschiede: Als Vertreter unterschiedlicher Wirbeltierklassen weisen sie eine ganz andere Biologie!Fortpflanzung, Jungtieraufzucht, Körperbedeckung, Sinnesorgane,Kreislaufsystem,...auf". Pinguine jagen ausschließlich tagaktiv im Meer, während Seelöwen immer jagen können. Das liegt in den Ortungssystemen für die Beute begründet, die bei Seelöwen über sehr leistungsfähige Vibrissen erfolgt, mit denen Sie Spuren der Fische im Wasser verfolgen können. Bei Pinguinen übernehmen sehr große und leistungsstarke Augen diese Aufgaben, Die Art der Fortbewegung an Land ist sehr unterschiedlich... Im Laufe der Evolution durchliefen beide Arten eine konvergente Entwicklung!Def.". Wesentlicher Selektionsfaktor war die Notwendigkeit in kalten Meeren Fische zu erbeuten, so dass der Selektionsdruck transformierend in die gleiche Richtung wirkte. Als bei beiden eine optimale und damit sehr ähnliche Körperform vorlag und die Kälteisolierung gut funktionierte, setzte die stabilisierende Selektion bezüglich dieser Merkmale ein und andere Faktoren rückten in den Vordergrund. Die Notwendigkeit einer effektiven Körpersteuerung im Wasser ließ die Hinterextremitäten der Pinguine an das Körperende wandern, an die gleiche Stelle, wo bei den Seelöwen sich ebenfalls die Steuerflossen befinden. Die Tiere sind nicht näher miteinander verwandt als Löwen und Flamingos. So besitzen Pinguine alle relevanten Vogelmerkmale wie Schnabel, Federn.. und Seelöwen alle Säugertiermerkmale. Die Unterschiede sind also aufgrund der stammesgeschichtliche Herkunft erklärbar. So entwickelten sich z.b. die Flügel der Pinguine zu Flossen, während die flossenartigen Vorderextremitäten der Seelöwen sich von Laufbeinen ableiten. Das lässt sich bis heute an der Bekrallung erkennen. M6: Sind Erdmännchen und Präriehunde eng miteinander verwandt?

24 Zooschule Hannover 24 Der Gehegeaufbau ist bei beiden Tieren vergleichbar. Er besteht aus einer zentralen Anhöhe und Feinmaterial zum Graben. Nach unten hin sichert eine Betonplatte vor Ausbruchsversuchen. Unterschiede ergeben sich dadurch, dass Erdmännchen wesentlich wärmebedürftiger sind und entsprechend einen beheizbare Stall benötigen. Erdmännchen sind im Wesentlichen carnivor, Früchte etc. dienen als Beikost. Präriehunde ernähren sich rein vegetarisch von Heu, Früchten und Gemüse. Die Verhaltensweisen beider Arten weisen teilweise erstaunliche Ähnlichkeiten auf. Sie verständigen sich durch Laute, graben häufig mit stark bekrallten Vorderextremitäten, bauen unterirdische Röhren, machen Männchen, fressen, indem sie die Nahrung mit den Händen zum Mund führen... Auch Fell, Färbung und Körperbau weisen große Ähnlichkeiten auf. Es bestehen keine näheren Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den beiden Arten. Präriehunde gehören in die Säugetierordnung der Nagetiere!vgl. Gebiss" und Erdmännchen sind Raubtiere. Sie sind nicht enger verwandt als Tiger mit Mäusen. Sie haben sich in ihren Verbreitungsgebieten konvergent entwickelt. Hauptselektionsfaktor war die Notwendigkeit sich vor Feinden zu schützen, was sie durch ausgedehnte unterirdische Bauten erreichen. Diese ermöglichen den kleinen Säugetieren auch das Überdauern in ungünstigen Witterungsperioden!Präriehunde >Winterschlaf, Erdmännchen > ungünstige Nachttemperaturen". Entsprechend weisen beide Tierarten einen gedrungenen Körper mit kurzen, stark bekrallten Beinen und eine vergleichbare Behaarung auf. Da die Hauptbedrohung von Luftfeinden ausgeht, erwies sich eine soziale Lebensweise mit einem Wächtersystem als vorteilhaft. D.h. einer übernimmt die Sicherung und stößt im Angriffsfall Warnrufe aus, so dass die übrigen ungestörter fressen können. Das Männchenmachen kann als Adaption zur Verbesserung der Sicht gedeutet werden. M7: Flügel der Emus Von den Flügeln sind im Regelfall nur die Spitzen als kleine, nach unten stehende Auswüchse erkennbar. Das liegt an ihrer Kürze und am Federkleid, das sehr locker über dem Körper liegt und alle Einzelheiten überdeckt. Bei schnellen Laufen treten die Flügel seitlich am Körper hervor und auch die Kralle lässt sich dann ausmachen. Die Flügel weisen keine Schwungfedern auf. Weitere Infos unter Themenheft: Laufvögel im Erlebnis-Zoo Hannover. Das Flügelskelett weist im Vergleich zu dem einer Taube!Modellorganismus" deutliche Rückbildungen auf. Die Hand besteht nur noch aus einem dreigliedrigen Finger und zwei Mittelhandknochen. Dennoch kann man einen gemeinsamen Grundbauplan!z.B. Elle und Speiche" erkennen. Die Evolution der Emus geht von flugfähigen Vorfahren aus. Die Rudimentierung ist ein abgeleitetes!apomorphes" Merkmal der monophyletischen Ordnung der Laufvögel. Gründe für die Rückbildungen liegen vor allem in der Größe und dem Gewicht der Vögel begründet. Diese Faktoren wurden im Laufe der Evolution positiver bewertet als der damit einhergehende Verlust der Flugfähigkeit. Die Ausbildung und der Erhalt große Flügel erfordern kostbare Stoffwechsel-Energie, sodass ihre Rückbildung positiv selektioniert wurde. Dies gilt vor allem, da der Verlust durch die Ausbildung leistungsstarker Laufbeine kompensiert wird. Eventuell wird zudem durch den weitgehenden Verlust der Flügel der Luftwiderstand beim schnellen Laufen herabgesetzt. Hierzu gibt es zwei Erklärungsansätze: 1. Die Flügel haben einen Funktionswandel durchlaufen, so dass der Erhalt ihrer jetzigen Größe positiv selektiert wird. Eine Restfunktion oder eine andere Funktion der rudimentierten Flügel ist bisher jedoch nicht sicher bestimmt worden ist. Vermutungen schreiben ihnen eine unterstützende Funktion bei der Balz bzw. Aggressionsverhalten zu. 2.Es kann auch sein, dass sich in Zukunft eine weitere Rückbildung vollzieht und sie eventuell irgendeinmal völlig verschwinden werden. Der jetzige Stand ist also nur eine Übergangsform. Da das Merkmal schon sehr alt ist, ist der erste Erklärungsansatz derzeit wahrscheinlicher und der Funktionswandel des Emuflügels müsste nur einmal genauer untersucht werden. Wesentlich Besser bekannt, ist der Funktionswechsel bei Nandu und Strauß. Die Rudimentierung erfolgte bei diesen Vögel bei weitem nicht im Umfang wie beim Nandu. M8: Flügel von Huhn und Stabheuschrecke Der Bau der Flügel ist ganz unterschiedlich, sieht man von der Tatsache ab, dass es flächige Gebilde sind. Der Insektenflügel ist eine relativ transparente Hautausstülpung, dessen Vorderende verdickt und farbig ist. Er weist eine Aderung!Tracheensystem" auf. Der Vogelflügel besteht im Wesentlichen aus gelb gefärbten Schwungfedern, die an einer knöcherigen Extremität ansitzen. Der Vogelflügel ist wesentlich größer und weist eine andere Form auf. Die Funktion beider Strukturen ist gleich. Es sind jeweils Flugorgane. Da die Unterschiede im Bau der Flugorgane völlig unterschiedlich sind!s.o.", muss man von einer unabhängigen Entwicklung der Strukturen und damit des Flugvermögens ausgehen. Die Flügel sind folglich analoge Strukturen. Es ist kein Homogiekriterium anwendbar. D.h. die Flugfähigkeit ist bei beiden Tiergruppen völlig unabhängig ausgebildet worden. Die Flügel sind das Ergebnis einer konvergenten Entwicklung. M9: Aftersporne des Königspythons Aftersporne sind kleine, paarige Auswüchse auf beiden Seiten der Kloake, die eine harte hornartige Struktur aufweisen. Sie überragen die Körperunterseiten im Normalfall kaum.

25 25 Zooschule Hannover Die Aftersporne haben einen Funktionswandel vollzogen. Sie dienen keinesfalls der Fortbewegung, sondern übernehmen eine stützende und stimulierende Funktion bei der Paarung der Schlangen. Unter einer Regressionsreihe verstehen Evolutionsbiologen eine Abwandlungsreihe, bei der homologe Organe Schritt für Schritt vereinfacht oder in ihrer Zahl reduziert werden. Es ist eine veranschaulichende Darstellung von evolutiven Tendenzen. D.h. es bedeutet in den seltensten Fällen, dass die Tiere voneinander abstammen, sondern lediglich in einer zeitlichen und evolutionären Reihenfolge stehen. Bezogen auf die Reptilien bedeutet dies, dass die Extremitäten sekundär rückgebildet wurden, der Tierkörper länger und walzenförmiger wurde. Der Blauzungenskink stellt in diesem schleichenden Prozess lediglich eine Momentaufnahme dar. M10: Andenkondor und Gänsegeier - zwei Geier? Greifvogelmerkmale: Schnabelform, unbefiederter Kopf, stark bekrallte Zehen, kurze Beine, Einzelbrüter? Storchenvögelmerkmale: Stimmlosigkeit bzw. Klappern, Begattung im Stehen, Beinkoten, Form der Nasenöffnung bzw. Geruchssinn, schwache Hinterzehe, die kein Umgreifen der Beute zulässt. Es ergibt sich eine Gemengelage, da viele Merkmale für eine Einordnung in die Gruppe der Storchenvögel andere für eine Einordnung in die Gruppe der Greifvögel sprechen. Betrachtet man die Merkmale genauer, stellt man fest, dass alle Merkmale, die mit dem Nahrungserwerb als Aasfresser im Zusammenhang stehen in Richtung Greifvogel deuten, alle übrigen in Richtung Storchenvogel. Es kann eine konvergente Entwicklung in Bezug auf den Nahrungserwerb unterstellt werden, sodass eine systematische Einordnung in die Gruppe der Storchenvögel zu erwarten ist. Vertreter der als Neuweltgeier bezeichneten Gruppe, zu der der Andenkondor zu zurechnen ist, leben in der neuen Welt. Dort fehlt die Konkurrenz der Altweltgeier. Vorfahren der Kondore haben die Nahrungsnische Aas erschlossen und waren erfolgreich, so dass die Evolution konvergent zu den Altweltgeiern erfolgte, in dem Strukturen, die für den Aasverzehr wichtig sind, parallel optimiert wurden. Das gilt vor allem für die Schnabelform, Halsbefiederung und Bekrallung. Merkmale, die mit der Nahrungsaufnahme nicht in unmittelbarem Zusammenhang stehen, blieben erhalten und deuten die verwandtschaftlichen Beziehungen an. Genauere molekularbiologische Untersuchungen der Vögel belegen diese Hypothese. M11: Artproblematik am Beispiel der Flamingos Unterschiede: Kubaflamingo: größter Vogel, Federn am intensivsten rot gefärbt, Schnabelfärbung intensiv, Beinfärbung hell rosa Chileflamingo: Graue Beine, bis auf die rosa Gelenke, hell rosa Gefiederfarbe Rosaflamingo: Schnabel und Beine intensiver rosa gefärbt. Schwarze Schnabelspitze kleiner als bei anderen Arten Es sind demnach Rosa- und Kubaflamingo enger miteinander verwandt. In der Literatur werden Kuba- und Rosaflamingo in den meisten Fällen als Unterarten ausgewiesen: Phoenecopterus ruber ruber und Phoenecopterus ruber roseus. In manchen Fällen gehen die Forscher jedoch von zwei verschiedenen Arten aus: Phoenecopterus ruber und Phoenecopterus roseus. Zu entscheiden, welche systematische Einordnung der Realität am ehesten entspricht, kann man verschiedene Verfahren anwenden. Auf eine Schilderung der molekulargenetischen Verfahren wird hier verzichtet, so dass die klassische Methode bleibt. Man untersucht, ob unter natürlichen Bedingungen sich beide Formen paaren und Nachkommen erzeugen, die ihrerseits wieder fruchtbar sind.da sich die Verbreitungsgebiete der beiden Formen jedoch nicht überschneiden!mittelamerika/afrika-sw Asien und Süd-Europa", ist dieser Weg nicht gangbar. Man ist also auf Beobachtungen im künstlichen System eines Zoos angewiesen. Hier paaren sich die beiden Formen in der Regel nicht. Der systematische Status der beiden Flamingo-Arten bleibt also letztlich ungeklärt. M12:Vermehrung von Asiatischen Elefanten im Erlebnis-Zoo Hannover Systematische Grundlagen werden als bekannt voraus gesetzt. Das Verbreitungsgebiet des Asiatischen Elefant ist sehr groß. Es ist durchzogen von hohen Gebirgen und Flüssen. Es umfasst zudem große Inseln bzw. Inselarchipele, so dass viele Barrieren den Genfluss zwischen den Teilpopulationen unterbrechen. In den getrennten Arealen erfolgt die Evolution der Teilpopulationen unabhängig, d.h. Mutationen bleiben auf Teilpopulationen beschränkt und werden in den verschiedenen Arealen unterschiedlich von der Selektion bewertet. Das führt in den verschiedenen Gebieten zur Auseinanderentwicklung, d.h. die Genpools differerieren zunehmend und Unterarten entstehen. Die genetische Herkunft der Zooelefanten ist in vielen Zoos sehr unsicher. Die Bestände von Asiatischen Elefanten sind zur Zeit einfach noch zu gering, um mögliche Unterart-Hybriden von der Zucht auszuschließen bzw. um unterartenrein zu züchten. War es bisher überhaupt nur schwer möglich selbsterhaltende Bestände zu generieren, gelingt dies durch die Verbesserung von zoobiologischen Kenntnissen und die Verbesserung der Haltungssysteme zunehmend, sodass keine Wildfänge mehr notwendig sind. Die Untergliederung der Art in entsprechende Unterarten ist zudem noch recht unsicher. Da die Generationsdauer der Elefanten verhältnismäßig lang ist, wird es noch einige Zeit dauern, bis unterartenreine Zuchttiere selektiert werden können. Diese sind z.z. nicht gegeben. Die in Zoos gehaltenen Tiere sind in keiner Weise auf ein Überleben im Freiland vorbereitet. Da die Areale, in denen Wildelefanten noch vorkommen, stark schrumpfen, müssen zunächst

26 Zooschule Hannover 26 administrative Maßnahmen vor Ort erfolgen und große Schutzgebiete ausgewiesen werden, die diesen Namen auch verdienen. Dann sollten die neue Bestände eher aus den Restpopulationen vor Ort entwickelt werden. Das erfordert know-how, das in Zoos gegeben ist. Wichtig sind also in Zukunft vor allem in-situ-maßnahmen, die durch zoologische Einrichtungen unterstützt werden. M13: Allopatrische Artbildung am Beispiel von Zebras Unterschiede: Länge der Mähne, Größe, Streifung am Bauch, Streifung am Körperende, Vorhandensein einer Halswamme, Ohrlänge, Größe der Hufe. Zebras stammen, wie Fossilfunde belegen, von Wildpferden ab, die sich, über die Beringstraße kommend, in ganz Eurasien und Afrika verbreiteten. Da wahrscheinlich viele ökologischen Nischen unbesetzt waren, fand dabei eine Radiation statt, in deren Verlauf auch Wildesel und Halbesel entstanden. Die Vorläufer der heutigen Zebras haben sich im tropischen Afrika von Nord nach Süd ausgebreitet und sukzessive drei Arten ausgebildet. Zebras sind eine polytypische Artengruppe, wobei die morphologischen Unterschiede kaum signifikant bzw. nur schwer interpretierbar sind. Das Prinzip der Artbildung verläuft nach dem Modell einer allopatrischen Artbildung. Wirksamen Barrieren sind vor allem die großen Distanzen und eventuell unwegsame Bereiche, die Populationen lange Zeit voneinander isolierten. Innerhalb der isolierten Populationen bewirkten unabhängige Mutationen, Rekombinationen, Gendrift-Ereignisse sowie unterschiedliche Selektionsbedingungen eine zunehmende genetische Entfremdung und die Herausbildung von drei Arten. Die Steppenzebras nehmen das größte Areal ein. Es ist deshalb folgerichtig, dass wir hier die meisten Unterarten finden. Der Artbildungsprozess ist in diesen noch nicht abgeschlossen, wird jedoch durch anthropogene Einflüsse stark beeinflusst. Zoo-Zebras würden ohne ein wirksames Populationsmanagement den Bedingungen eines Flaschenhalseffekts unterliegen. D.h. vor langer Zeit ist eine kleine Population aus Afrika importiert worden, die Ausgangspunkt für alle Tiere im Zoo sind. Die Auswahl der Tiere für den Import fand mehr oder weniger zufällig statt!gendrift". Da ohne Genfluss mit anderen Zoopulationen eine permanente Inzuchtsituation besteht, würde der Genbestand degenerieren und ein Überleben im Freiland unmöglich. Eine neue Art würde wohl nicht entstehen, denn es ist noch nie gelungen neue Säugetierarten zu züchten. Das älteste Haustier ist der Hund. Obwohl der Mensch seit über Jahren züchtet, sind bisher keine neue Arten entstanden. M14: Adaptive Radiation der Antilopen Afrikas Informationen zu allen im Zoo gehaltenen Antilopenarten finden Sie auf der Homepage der Zooschule in der Rubrik Tier-Infos. Als Ausgangspunkt kann eine recht unspezialisierte Art angenommen werden, die aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit!z.B. Sinnesorgane, Fluchtgeschwindigkeit, Nahrungsverwertung, Fortpflanzungsrate" jedoch schon Konkurrenten anderer Säugetierordnungen überlegen war. Zunehmende innerartliche Konkurrenz förderte die Ausweitung des Verbreitungsgebietes und ein Eindringen in andere Habitate. In den einzelnen Biotopen herrschten völlig andere Selektionsbedingungen und Mutationen wurden entsprechend unterschiedlich bewertet. Geht der Evolutionsdruck in dichten Wälder eher zu kleinen Formen, die versteckt und nahezu einzelgängerisch leben, kleine Hörner besitzen und Blattfresser sind, konnten sich in offenen Flächen schnelle Herdentiere durchsetzen, die Gräser fressen und durch ihr Flankenband so auffällig gefärbt waren, dass der Zusammenhalt in der Gruppe auch bei der Flucht gewährt blieb. Extremformen wichen in Gebiete aus, die lebensfeindlich, aber konkurrenzarm sind. So können Mendes-Antilopen mit den Extrembedingungen von Wüsten fertig werden. In jedem Habitat vermehrten sich diejenigen bevorzugt, die Spezialisierungen aufwiesen, so dass einerseits die Artenfülle erhöht wurde und andererseits stabile Nischen gebildet wurde. Antilopen waren auf diese Weise so erfolgreich, dass im Laufe der Zeit alle Ökosysteme vom Regenwald bis zur Wüste besiedelt wurden. Mit 4 Arten von Beuteltieren beherbergt der Zoo eine weitere Tiergruppe, die sich für die Behandlung einer Adaptiven Radiation anbietet. M15: Ist der Somali-Wildesel zu retten? Merkmale: Körperliche Merkmale!Streifenmusterung, Größe, Färbung,..." Unterschiede im Verhalten Die genetische Vielfalt ist in kleinen Gründerpopulationen sehr klein, nimmt jedoch mit der Anzahl der Gründertiere schnell zu. Mit 20 Tieren ist schon ca. 95% der genetischen Variabilität der Gesamtpopulation eines Raumes repräsentiert. Bleibt eine Population jedoch klein, verarmt diese jedoch rasch, d.h. es setzt Genverlust ein. Erst ab einer Größe von mehreren 100 Tieren kann von relativ stabilen Genfrequenzen ausgegangen werden. Da Zootierpopulationen von Säugetieren in der Regel sehr klein sind, verarmen diese genetisch im Laufe von wenigen Generationen. Dadurch sinkt die reproduktive Fitness und die Anfälligkeit für Krankheiten und Umweltveränderungen steigen an. Ist die Gesamtpopulation von Tieren unter einen kritischen Wert gesunken, kann der Bestand auf Dauer nicht autonom aufrecht erhalten werden. Gründerpopulationen sollten möglichst rasch vermehrt werden, sodass ihre zunächst gegebene genetische Variabilität erhalten bleibt. Der Tierbestand in Zoos muss groß genug sein, was eine europaweite Zusammenarbeit von Zoos notwendig macht. Zwischen den vielen Zoos muss es einen koordinierten Tieraustausch geben, der den natürlichen Genfluss zwischen Populationen einer Art simuliert. Reichen diese Maßnahmen nicht aus, kann über künstliche Besamungen, den Einsatz von Leihmüttern u.s.w. nachgedacht werden.