Evolutionstheorien und -faktoren erforschen S 2. Colourbox II/I2. Thinkstock

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1 Evolutionstheorien und -faktoren erforschen Reihe 4 Verlauf Material S 2 LEK Glossar M1 Colourbox t h c i s n a r o V Thinkstock

2 Evolutionstheorien und -faktoren erforschen Reihe 4 M2 Verlauf Material S 7 LEK Glossar Wie entstand die Artenvielfalt auf der Erde? Recherche zur Evolution Auf der Erde existiert eine enorme Artenvielfalt. Doch wie ist das Leben entstanden? Diese Frage hat die Menschen schon immer beschäftigt. Und sie haben darauf ganz verschiedene Antworten gefunden. Setzen Sie sich jetzt mit der naturwissenschaftlichen Antwort auf die Frage nach der Entstehung des Lebens und der Artenvielfalt auf der Erde auseinander. Recherchieren Sie zur Evolutionstheorie und den Evolutionsfaktoren im Internet und anderen Quellen. i s n a r o Aufgaben V 1. Recherchieren Sie im Internet und eignen Sie sich dabei erste allgemeine Kenntnisse zum Thema Evolution an. Für diese Recherche teilt Ihnen Ihre Lehrkraft eine Internetadresse mit. Recherchieren Sie zunächst nur dort. 2. Beantworten Sie die Fragen in M 3 auf der Grundlage Ihrer bei der Internetrecherche gewonnenen Erkenntnisse. Verwenden Sie dazu keine weiteren Quellen. 3. Suchen Sie sich einen Partner und vergleichen Sie untereinander Ihre Antworten zu den Fragen. Kennzeichnen Sie diejenigen Fragen, zu denen Sie auch gemeinsam noch keine befriedigenden Antworten gefunden haben. 4. Ziehen Sie jetzt für eine umfassendere Beantwortung der Fragen zusätzliche Quellen wie Fachbücher, Ihr Biologiebuch und weitere Internetseiten heran. Beantworten Sie in Einzelarbeit mithilfe dieser Quellen die Fragen in M 3 so, dass Sie für alle ausführliche Antworten haben. 5. Vergleichen Sie auch diese Antworten mit einem Partner. Hinweis: Fragen, zu denen Sie noch keine befriedigenden Antworten gefunden haben, notieren Sie sich. Sie werden später im Plenum gemeinsam beantwortet. 6. Bereiten Sie in Partnerarbeit zu einer der Fragen eine Präsentation Ihrer Antwort vor dem Kurs vor. 7. Bearbeiten Sie die Anwendungsaufgaben in M 4. Vergleichen Sie anschließend selbstständig ihre Lösungen mit der Musterlösung. picture-alliance / blickwinkel/a. Held t h c

3 Reihe 4 Verlauf Material S 9 LEK Glossar Lösungen (M 3) Frage 1 Was besagt die Theorie, die Charles Darwin über die Entstehung der Arten entwickelte? Die Theorie des Naturforschers Charles Darwin ( ) wirkte sich nicht nur auf die Biologie, sondern auch auf die Theologie und Philosophie aus. Sie änderte das Weltbild des Menschen grundlegend und wurde auch in der breiten Öffentlichkeit diskutiert. Schließlich stellte seine Theorie den Menschen als eine eigenständige Schöpfung infrage und betrachtete ihn als ein Ergebnis der Evolution. Damit ergab sich ein Widerspruch zur Schöpfungsgeschichte. Die Beobachtungen und Vergleiche Darwins an Tieren, Pflanzen und Fossilien auf einer lang währenden Schiffsreise haben schließlich zur Entwicklung seiner Theorie geführt. Dabei sind die Prinzipien Survival of the Fittest (Überleben der am besten angepassten Individuen) und Struggle for Life (Wettbewerb um lebenswichtige Ressourcen) wesentliche Eckpfeiler seiner Theorie. Darwins Theorie geht davon aus, dass die Lebewesen grundsätzlich mehr Nachkommen erzeugen, als für die Arterhaltung notwendig ist. Dadurch bleiben die Populationsgrößen stabil. Des Weiteren besagt sie, dass die Individuen einer Population sich in mehreren Merkmalen unterscheiden und sich nie ganz gleichen (Variation). Zudem haben Individuen, die zufällig an die vorhandenen Umweltbedingungen besser angepasst sind, einen Selektionsvorteil. Diese Individuen überleben häufiger und können so öfter als andere ihre Gene in die nächste Generation miteinbringen (Selektion). Dementsprechend können auf diese Art und Weise auch Merkmalsvariationen vererbt werden. So verändern sich bei einer Art bestimmte Merkmale über längere Zeiträume hinweg. Frage 2 Welche anderen Vorstellungen über die Entstehung von Arten gibt und gab es? Außer der christlichen Schöpfungslehre gab es bereits, bevor Darwin seine Evolutionstheorie entwickelte, etliche Theorien über die Entstehung der Arten: Katastrophentheorie von Cuvier ( ): Cuvier rekonstruierte auf der Grundlage seiner guten Anatomiekenntnisse aus versteinerten Knochenfunden komplette Tierskelette. Dabei gelangte er zu der Ansicht, dass Katastrophen einen Teil der ursprünglich existierenden Arten ausgelöscht hatten. Cuvier ging von einer Konstanz der Arten aus. Theorie von Jean-Baptiste de Lamarck ( ): Lamarck nahm an, dass Tiere die Eigenschaften, die sie im Laufe ihres Lebens erworben haben, an ihre Nachkommen weitervererben können. Er machte dafür die Umweltbedingungen verantwortlich: Sie würden in den Tieren praktisch ein inneres Bedürfnis zur Anpassung auslösen. Dabei führt nach Lamarck der häufige Gebrauch bestimmter Organe dazu, dass diese sich stärker an die Umweltbedingungen anpassen. Umgekehrt führt nach Lamarck der Nichtgebrauch bestimmter Organe zu deren Rückbildung. Als Beispiel dafür führte Lamarck unter anderem den langen Hals der Giraffe an: Über viele Generationen hinweg habe sich bei der Giraffe der lange Hals entwickelt, da sie sich von hoch gelegenen Blättern an Bäumen ernährt. Lamarck postulierte keine Abstammungslehre, sondern ging davon aus, dass sich jede Art unabhängig von anderen Arten entwickelt hat. Er spricht daher von Evolutionslinien, wobei für jede Art eine eigene Evolutionslinie existiert.

4 Reihe 4 Verlauf Material S 10 LEK Glossar Kreationismus: Der Kreationismus ist als ein Teil des protestantischen Fundamentalismus in den USA entstanden. Diese Bewegung lehnt die Theorie Charles Darwins ab, dass Arten durch natürliche Selektion entstehen und nicht durch Gott bzw. einen intelligenten Designer erschaffen wurden. Die Anhänger des Kreationismus versuchen dabei, mit pseudowissenschaftlichen Beweisen ihre Theorie zu untermauern. Frage 3 Eine Reihe von Evolutionsfaktoren wird dafür verantwortlich gemacht, dass sich die Evolution vollziehen kann. Welche Faktoren sind dies und welche Rolle spielen sie bei evolutiven Prozessen? Als Evolutionsfaktoren nach der synthetischen Theorie der Evolution gelten: 1. Mutation Unter einer Mutation versteht man die zufällige, spontane Veränderung des Erbguts. Mutationen können auf verschiedenen molekularen Ebenen stattfinden. Bei einer Veränderung in der Anzahl der Chromosomen spricht man von Genommutation (Monosomie, Trisomie, Polyploidie). Ist die Gestalt einzelner Chromosomen verändert, so spricht man von Chromosomenmutation (Deletion, Insertion, Duplikation, Translokation). Findet die Veränderung hingegen auf der Ebene der DNA-Basen statt, so spricht man von Genmutation. Genmutationen können sehr unterschiedlich starke Auswirkungen haben. Dies hängt insbesondere auch davon ab, ob das Leseraster der Basen verändert wird oder nicht. Häufig führen Genmutationen zu einer Veränderung des jeweiligen Allels. Dies kann sich auch auf den Phänotyp auswirken, wenn ein Allel nun homozygot auftritt oder das veränderte Allel dominant ist. Ist von solchen Veränderungen des Erbguts auch die Keimbahn betroffen, dann werden diese Veränderungen auf die Nachkommen übertragen. 2. Rekombination Unter Rekombination versteht man die Neukombination von Erbgut. Zur Rekombination von Erbgut kommt es in der Meiose, da dort die mütterlichen und väterlichen Chromosomen zufällig auf die entstehenden haploiden Keimzellen verteilt werden. Bei der Befruchtung der Eizelle entsteht dann wieder ein diploider Chromosomensatz. Diese zufällige Verteilung gewährleistet, dass das genetische Material der Nachkommen immer wieder neu zusammengesetzt wird. Dementsprechend unterscheiden sich die Nachkommen sowohl im Genotyp als auch im Phänotyp von der Elterngeneration und es treten immer neue Merkmalskombinationen (Varietäten) auf. Crossing-over-Ereignisse führen ebenfalls zur Rekombination des Erbguts. 3. Selektion Bei der natürlichen Selektion werden Merkmale, durch welche die Lebewesen besser an die Umwelt angepasst sind, bevorzugt an die nächste Generation weitergegeben. Dies kommt dadurch zustande, dass sich die Träger solcher Erbanlagen aufgrund ihrer besseren Anpassung an die Lebensbedingungen auch besser vermehren: Sie haben einen maximalen Fortpflanzungserfolg. Man spricht auch von einer maximalen Fitness. Bei der natürlichen Selektion unterscheidet man zwischen der stabilisierenden und der transformierenden Selektion.

5 Reihe 4 Verlauf Material LEK Glossar S 1 Adaptation Adaptive Radiation Anpassungen eines Organismus an seine Umwelt. Unter einer adaptiven Radiation versteht man eine Aufspaltung einer Stammart in zahlreiche eng verwandte Arten. Dies kann unter anderem aufgrund der Einwanderung einer Art in einen weitgehend unbesetzten Lebensraum geschehen. Es werden dann verschiedene ökologische Nischen ausgenutzt, die vorher nicht besetzt waren. Dabei kommt es zur Ausbildung spezifischer Anpassungen an die bestehenden Umweltverhältnisse. Allel Allelfrequenz Allopatrische Artbildung Eine von mehreren möglichen Formen, in denen ein bestimmtes Gen auftreten kann. Ein diploider Organismus hat immer zwei Gene für ein bestimmtes Merkmal: ein Allel von der Mutter, das andere vom Vater. Die beiden Allele können bezüglich eines Merkmals entweder die gleiche oder aber unterschiedliche Erbinformationen tragen. Häufigkeit eines Alles in einer Population. Zur allopatrischen Artbildung kommt es aufgrund der räumlichen Isolation einer Population. Sie entsteht beispielsweise durch Gebirgsbildung oder Kontinentaldrift. In den beiden voneinander isolierten Teilgebieten herrschen unterschiedliche Selektionsbedingungen, die zur Herausbildung neuer Merkmale führen. Aufgrund dessen entwickeln sich die Teilpopulationen unabhängig voneinander weiter. Zwischen ihnen findet kein Genfluss mehr statt. Schließlich sind die genetischen Unterschiede zwischen den Teilpopulationen so groß, dass eine Fortpflanzung zwischen ihnen nicht mehr möglich ist. Es sind dann zwei neue Arten entstanden. Art Biozönose Alle Angehörigen einer Art können sich untereinander fortpflanzen und bringen lebensfähige und fruchtbare Nachkommen hervor. Sie sind von anderen Arten reproduktiv isoliert. Der Begriff Biozönose bezeichnet die Gemeinschaft aller Organismen in einem Lebensraum. Stattdessen wird häufig auch das Wort Lebensgemeinschaft verwendet. Cuvier, Georges Der französische Naturforscher Georges Cuvier ( ) befasste sich mit versteinerten Knochen von Tierskeletten und verfügte über hervorragende anatomische Kenntnisse. Er gilt daher als Begründer der Paläontologie. Für das Aussterben von Arten machte er Katastrophen verantwortlich (Katastrophentheorie). Cuvier ging von einer Konstanz der Arten aus.