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1. Die Darwinsche Evolutionstheorie
1.1. Informiere dich über das Leben und die wissenschaftlichen Leistungen Charles Darwins!
Charles Robert Darwin wurde am 12. Februar 1809 geboren und starb am 19. April 1882.
Er war ein britischer Naturforscher und der Begründer der modernen Evolutionstheorie.
Außerdem entwickelte er das Konzept der natürlichen Selektion. Die Selektion führt zu
einen lang andauernden Prozess der Veränderungen durch die Anpassung an den
jeweiligen Lebensräume und Nahrungsquellen und somit die Entstehung neuer Arten.
Darwin beendete 1825 die Shrewsbury School und begann, auf Wunsch seines Vater, ein
Medizinstudium. 1827 brach er das Studium ab und ging nach Cambridge, um Theologie
zu studieren. Als er sein Theologiestudium (1831) beendete, bekam er ein Angebot, bei
einer fünfjährigen Exkursion an Bord des königlichen Forschungs- und Ermessungsschiff,
die Beagle, als unbezahlter Naturwissenschaftler. Während dieser Reise unternahm er
mehrere Exkursionen in das Landesinnere von Südamerika. Er entdeckte dabei mehrere
Skelette die er nicht eindeutig einer zu der Zeit lebenden Tierart zuordnen konnte. Er
beschrieb seine Funde als eins von Riesenfaultieren und eins von einem gewaltigen
kamelartigen Tieren abstammenden Tieren. Ähnlichkeiten wurden mit den heute lebenden
Guanakos und dem Lama gefunden. Aus seinen Entdeckungen und seinen Beobachtungen
folgerte er das die heutigen lebenden Organismen veränderte Nachkommen fossiler Arten seien. Richard Owen (Paläontologe) fand heraus, dass die von Darwin beschriebenen Tiere das Macranchenia (kamelartige) und das Toxodon (gewaltiges Huftier) waren.
Im September 1835 landete er auf den Galapagos-Inseln vor der Küste Ecuadors und blieb dort 5 Wochen. Während dieser Zeit untersuchte er den geologischen Aufbau der Insel, sammelte Pflanzen und beobachtete Tiere. Dort beobachtete er, das es auf jeder Insel eine eigene Art von Schildkröten, Spottdrosseln und Darwinfinken gab (13 Arten). Diese Arten waren alle miteinander verwandt und haben sich durch unterschiedliche Vegetation und Nahrungsquellen unterschiedlich von der Urart weiterentwickelt.
Seine Ergebnisse und Beobachtungen führten zu seiner Theorie die Entstehung der Arten.
1.2.Was beinhaltet die Darwinsche Evolutionstheorie (oder Theorie der
natürlichen Auslese (Selektion))?
Innerhalb der Population (Gesamtheit der Lebewesen) sind alle Individuen verschieden von einander, es Existieren immer kleine Unterschiede zwischen ihnen. Einige Individuen sind besser an die Umwelt angepasst und haben damit bessere Überlebens- und Fortpflanzungsmöglichkeiten. Es werden immer mehr Nachkommen geboren als beim geringen Angebot von Nahrung und Raum überleben können. Zwischen den Individuen einer Art kommt es zum Kampf und nur der Stärkste kann sich fortpflanzen und weiterleben. Aber es ist nicht nur die Stärke die ein Individuum überleben lässt, sondern auch Geschicklichkeit und andere weitere Eigenschaften. Auch der Zufall spielt keine geringe Rolle. Im Laufe mehrerer Generationen kann es dann zu auffälligen und gravierenden Veränderungen kommen. Darwin schlussfolgerte daraus, dass solche Vorgänge Anpassungen an den jeweiligen Lebensraum bewirken und nach genügend langer Zeit neue Arten hervorbringen.
1.3.Erkläre mithilfe der Darwinschen Evolutionstheorie die Entstehung der
Birkenspannerformen!
Es gibt eine Normalform der Birkenspanner, die eine helle Farbe hat und somit auf den bisher flechtenbewachsenden Birkenrinden gut getarnt war. In luftverschmutzten Gebieten (Bsp. England) ging dieser Flechtenwuchs zurück und gab eine Dunkle Rinde frei. Die hellen Falter hatten nun keine Chance mehr zu überleben, da sie von den Vögeln vermehrt gesehen und verspeist worden sind. Diese Art konnte, wenn überhaupt, nur in geringen Massen überleben. Diejenigen, die in der Zeit überlebten, waren etwas dunkler als die Normalform und waren dadurch perfekt getarnt. Sie vererbten diese Farbe weiter an ihre Nachkommen, die dadurch überlebten. Mit Verbesserung der Luftqualität nahm der Prozentsatz an hellen Tieren wieder zu.
1.4. Was versteht man unter Industriemelanismus?
Industriemelanismus ist der evolutionäre Einfluss der Umweltverschmutzung des Habitats (Standort an dem eine typische Tier- oder Pflanzenart vorkommt) auf die Körperfärbung dieses Tieres. Als Beispiel dient der Birkenspanner (s. 1.3.).
2. Die Erforschung der Evolution
2.1. Fossilien
2.1.1. Erläutere die Begriffe Fossilien, lebende Fossilien und Paläontologie!
Fossilien: Fossilien sind die Erzeugnisse des Lebens der Vorzeit. Fossilien sind mehr als
nur Körperreste der ehemaligen Lebewesen bzw. Abdrücke im Gestein, sondern
gut erhaltene Spuren ihrer Lebensäußerung, wie Wurmröhren, Fährten,
Grabgänge, Fraßspuren oder Verdauungsreste.
Lebende Fossilien: Lebende Fossilien sind die für Tod gehaltenen, aber dennoch lebenden
und heute vorkommenden Lebewesen. Diese Lebenden Fossilien
müssen sich seit Jahrmillionen nicht oder wenig verändert haben. Das
Überleben dieser Arten war nur bei relativ konstanten
Umweltbedingungen möglich. Als Beispiel dient der Ginkgobaum, die
Brückenechse und der Quastenflosser
Paläontologie: Paläontologie ist die Grenzwissenschaft zwischen Biologie und Geologie.
Sie befasst sich mit den fossilen Tieren und Pflanzen. Es gibt 3
verschiedene Themengebiete in der Paläontologie: die allgemeine-, die
spezielle- und die angewandte Paläontologie. Die allgemeine Paläontologie
untersucht die Prinzipien der Fossilentstehung (Fossilisation), die
Einbettung des fossilen Lebewesens in das Sediment, die danach
einhergehende und stoffliche Veränderung. Die spezielle Paläontologie
befasst sich speziell auf einzelne Arten, wie z.B. die Palichnologie (befasst
sich mit fossilen Lebensspuren), die Paläopathologie (Erkrankungen und
Verletzungen fossiler Lebewesen Bsp. krankhafte Veränderung von
Skelettteilen) oder die Palökologie (rekonstruiert die Beziehung zwischen
den einzelnen Lebewesen). Zu der angewandten Paläontologie gehört die
Mikropaläontologie und die Ausgrabungen.
2.1.2. Stelle anschaulich dar wie Fossilien entstanden sind (Fossilation)!
Leben
Zunehmende Vollständige
Tod Transport Zerstörung Zerstörung
Einbettung am Ort mehr oder am Lebensraum
(Lebensraum) weniger oder davongetragen
entfernt
Fossilien treten als Bestandteile von lockeren oder verfestigten Ablagerungsgesteinen auf. Die Fossilien werden selten an Ort und Stelle des Lebensraumes, wo die Tiere und Pflanzen eingebettet worden sind. Meist werden sie mit Sand und Schlamm in entfernte Gebiete getragen. Fossilien bilden oft Grabgemeinschaften. Allerdings entsprechen diese nur gelegentlich den ursprünglichen Lebensgemeinschaften.
Fossilation ist die Ausnahme und nicht die Regel. Die Wesentliche Voraussetzung ist eine baldige Einbettung unter Luftabschluss. Meistens werden Meere, Seen und Moore zu Begrabungsstätten. Auch durch Spaltenfüllungen und Höhlensedimenten kann es einen ausreichenden Luftabschluss geben. Die Fossilien unterlagen als Gesteinsbestandteile ferner den gleichen chemischen und physikalischen Veränderungen wie die umgebenden Sedimente so, dass ihr Erhaltungszustand die vielfältigen Vorgänge bei der Ablagerung, Verfestigung, Deformation und bei der Verwitterung der Gesteine widerspiegelt.
Die erhaltungsfähigen Substanzen sind in erster Linie Hartteile: Skelette, Gehäuse, Panzer, Holz, Kork und Pflanzenhaut.
Die den entsprechenden Baustoffe wären dann: Calcium Carbonat (Kalk), Calciumphosphat, Kieselsäure, Chitin, Lignin (Holzsubstanz), Suberin (Korksubstanz) und Katin (Kutikulasubstanz).
Weichkörperstrukturen können aus diesem Grund äußerst selten abgebildet werden. Meistens existieren sie nur als Abdrücke.
2.1.3. Welche Bedeutung haben Fossilien bei der Erforschung der Evolution?
Anhand von Fossilien kann die allmähliche Aufspaltung von Arten und die zeitlich aufeinander folgende Entwicklung neuer Arten genau belegt werden. Das kann man durch Auftreten bestimmter Lebensformen auf jeweils bestimmten geologische Schichten ablesen und dadurch auch zeitlich datieren. Es gibt die sogenannten Bindeglieder (missing links), die zwei aufeinander folgende Entwicklungslinien miteinander verbinden. Man findet diese jedoch äußerst selten. Einer dieser Glücksfälle der Paläontologie ist der Fund des Archaeopteryx. Er schließt die Lücke zwischen der Entwicklungslinie der Reptilien und derjenigen der Vögel und weist Merkmale beider Tiergruppen auf. Solche tatsächlich nachgewiesenen Bindeglieder nennt man connecting links.
2.1.4. Sammle Informationen über den Archaeopteryx und erläutere seine
besondere Stellung unter den Fossilien!
Der Archaeopteryx hat zur Bestätigung und Durchsetzung der durch Darwin begründete Abstammungslehre einen großen Teil beigetragen.
1. Der Archaeopteryx ist ein ideales Bindeglied zwischen zwei heute weit voneinander
getrennten Tierklassen, die Kriechtiere und die Vögel. Der Archaeopteryx vereint die
Merkmale beider Klassen. Mit seinem reptilienartigen Gehirn, seinen Zähnen, der langen
Schwanzwirbelsäule und freien bekrallten Fingern wies er Merkmale von Reptilien auf.
Andererseits kann man ihn aufgrund seiner Federn und Füße (nach hinten gerichtete
Großzehe) den Vögeln zuordnen.
2. Der Archaeopteryx gestattet einen Einblick in die Vorgänge bei der grundlegenden
Umgestaltung des Körperbaus, er enthüllt den Mosaik-Modus der Evolution.
Auf dieser Weise war es Tierarten möglich innerhalb von Jahrmillionen tiefgreifend umzugestalten.
Mosaik-Modus: Der Mosaik-Modus besagt, dass einzelne Organe zu verschiedenen Zeiten
und unabhängig voneinander aber harmonisch wandeln können. Somit
bleibt der Organismus die ganze Zeit über lebenstüchtig.
Diese Form des Umwandelns hat eine Ähnlichkeit mit der Entstehung
eines neuen Mosaiks durch umlegen einzelner Steine.
Der Archaeopteryx war der erste und bedeutenste Fund, denn er war der Beweis dafür, dass es schon in der Jura-Zeit flugfähige Vögel gab.
Der Archaeopteryx lebte vor ca. 150 Millionen Jahren und war ungefähr so groß wie ein Huhn ( Berliner Exemplar: Elstergroß). Es wird vermutet, dass die Tiere zeitlebens wuchsen. Als Urvogel lief auf den Hinterbeinen. Archaeopteryx hatte gut ausgebildete Flügel und war wahrscheinlich ein Gleitflieger. Er konnte fliegen und sich mit seinen Fingerkrallen festhalten. Sein Lebensraum war das Baum- und Buschland und er nahm kleine Tiere, wie Eidechsen und Insekten, zu sich.
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