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5. Die Reichweite der Evolutionsfaktoren

Abb. 5.1 in Originalgröße Abb. 5.1 Bildung neuer biologischer Arten: Die auf den Färöer-Inseln eingeführte Hausmaus entwickelte sich dort innerhalb von 300 Jahren zu einer neuen biologischen Art. Ein ähnlicher Fall ist das Porto-Santo-Kaninchen. Im 15. Jahrhundert wurden einige Hauskaninchen auf der Insel Porto Santo nördlich von Madeira ausgesetzt.Die Tiere verwilderten und kreuzen sich inzwischen normalerweise nicht mehr mit den Hauskaninchen, von denen sie abstammen; daher sind sie als neue biologische Art anzusehen.
Abb. 5.2 in Originalgröße Abb. 5.2 Bergwerkshaldenpflanzen. Die meisten Samen, die auf die giftigen Böden der Bergwerkshalden fallen, keimen nicht oder sterben schnell ab (†).Nur wenige Vorangepasste können auswachsen. In manchen Fällen sind durch diesen Auslesevorgang neue biologische Arten entstanden.
Abb. 5.3 in Originalgröße Abb. 5.3 Modell zur Entstehung von auf Giftböden spezialisierten Pflanzen. Aus einem reichen Genpool (vgl. Abb. 4.4) wird nur eine (oder wenige) Variante(n) ausgelesen (Selektion).
Abb. 5.4 in Originalgröße Abb. 5.4 Zusammenhang zwischen Anpassungsgrad und Variabilität.
Abb. 5.5 in Originalgröße Abb. 5.5 Hintereinander erfolgende Abspaltungen von Teilpopulationen (R1, R2 usw.) mit den Genpools r1, r2 usw. von der Ausgangspopulation mit dem Genpool g. A Ausgangssituation; B die zu einer eigenständigen Rasse gewordene Teilpopulation R1 mit dem Genpool r1; C weitere Abspaltungen von Teilpopulationen, die zu Rassen R2, R3 und R4 mit den Genpools r2, r3 und r4 geworden sind. Die Rasse R1 hat sich nochmals in die Teilpopulationen R11 und R12 mit den Genpools r11 und r12 aufgespalten.Die Darwinfinken (vgl. Abb. 4.9) repräsentieren offenbar ein solches Stadium C, wobei 14 verschiedene Arten vorliegen, die kreuzungsmäßig nicht völlig isoliert sind, vgl. II.4.3.
Abb. 5.6 in Originalgröße Abb. 5.6 Häufiger Zusammenhang zwischen fortgesetzter Artaufspaltung und Aussterbegefahr.
Abb. 5.7 in Originalgröße Abb. 5.7 Geringe bzw. fehlende Variabilität beim Gepard im Vergleich mit anderen Katzenartigen und sonstigen Organismen. Der jeweils obere Balken gibt die durchschnittliche Heterozygotie an, d.h. in wieviel Prozent seiner Gene ein Tier mischerbig ist; der jeweils untere Balken gibt die Häufigkeit polymorpher Genorte in Prozent an, also den prozentualen Anteil der Genorte, die in mehreren Allelen im Genpool der Art vorliegen. (Nach O’BRIEN et al. 1986)
Abb. 5.9 in Originalgröße Abb. 5.9 Links:Modifikationspotential von Grundtypen (oben), beispielhaft bezogen auf die höhenmäßige Verbreitung und Einschränkung des Potentials bei obligatorisch alpinen Pflanzen (unten). Rechts: Ein Beispiel liefern Nelkenwurzarten (Geum). Die Bach-Nelkenwurz (Geum rivale, rechts oben), besitzt Früchte, die (noch?) relativ vielseitig verbreitet werden können: sowohl durch den Wind (aufgrund der Behaarung), durch Tiere (mit Hilfe des Hakens) und durch Verkleben mittels Wasserhaftung. Damit korrespondiert eine weite Verbreitung von Tallagen bis weit über 2000m Höhe auf Bergwiesen.Die Echte Nelkenwurz (Geum urbanum) dagegen besitzt einen nur schwach behaarten Hakengriffel, der nur Tierverbreitung (Klettverbreitung) erlaubt. Entsprechend kommt diese nur in tieferen Lagen, an Waldrändern, in Gärten usw. vor.Diese Art ist stärker spezialisiert.
Abb. 5.10 in Originalgröße Abb. 5.10 Erbsenblattmutanten. Die Blätter der Normalform (Foto oben links) bestehen aus drei Fiederblattpaaren, Ranken und Nebenblättern (unten dunkelgrün gezeichnet).Die Mutanten weisen eine größere oder geringere Anzahl an Fiederblättchen auf, in Extremfällen besitzen sie außer den Nebenblättern nur Fiederblättchen oder nur Ranken (oben rechts). (Schema nach GOTTSCHALK 1994)
Abb. 5.11 in Originalgröße Abb. 5.11 Verlustmutante des Wellensittichs: Beim linken Exemplar ist die Synthese des gelben Farbstoffs ausgefallen, beim rechten fehlt der blaue Farbstoff.Mitte: Normalform. (Westfälisches Museum für Naturkunde, Münster)
Abb. 5.12 in Originalgröße Abb. 5.12 Albinos (hier ein Igel), entstehen durch Verlust der Fähigkeit, einen bestimmten Farbstoff zu synthetisieren. Albinomutanten sind im Pflanzenund Tierreich weit verbreitet. Auch beim Menschen kommen Albinos vor. (Westfälisches Museum für Naturkunde Münster)
Abb. 5.14 in Originalgröße Abb. 5.14 Rose mit ergrünten Blüten, ein Beispiel einer Entdifferenzierung: Die Unterschiede zwischen Kron- und Kelchblättern sind teilweise aufgehoben. Der umgekehrte Vorgang einer Differenzierungsmutation wurde bisher nirgends beobachtet.
Abb. 5.15 in Originalgröße Abb. 5.15 Die 2-3mm große Fruchtfliege Drosophila:Wildtyp (= Normalform, oben) sowie zwei Flügelmutanten.Mitte: vestigial mit verkümmerten Flügeln und upturned mit aufgebogenen Flügeln. Unten:Die ebenfalls flugunfähige vierflügelige Mutante tetraptera. Nahezu alle bekannten Mutationen bei Drosophila sind schädlich. (Nach DEMEREC & KAUFMANN 1978 und LINDSLEY & GRELL 1972)
Abb. 5.16 und 5.17 in Originalgröße Abb. 5.16
Abb. 5.17
Abb. 5.16 Auto- (A) und Allopolyploidisierung (B). A Genome zweier Individuen derselben Art; B Genome zweier Individuen verschiedener Arten.
Abb. 5.17 Gigaswuchs bei der Tomate. (Nach OSCHE 1972)
Abb. 5.18 in Originalgröße Abb. 5.18 Vermutete Herkunft des Kulturweizens. Es erfolgte zweimalige Arthybridisierung (AA + BB -> AB; AABB + DD -> ABD) mit anschließender Polyploidisierung (AB -> AABB; ABD -> AABBDD). A, B und D symbolisieren haploide Chromosomensätze. Ob das Wildgras Aegilops speltoides das B-Genom beigesteuert hat, ist umstritten. (Nach DIEHL 1980)
Abb. 5.19 in Originalgröße Abb. 5.19 Wild- und Kulturform der Erdbeere.Die erhebliche Vergrößerung der Früchte bei der Kulturform geht meist auf Kosten des Geschmacks.
Abb. 5.20 in Originalgröße Abb. 5.20 Summierung vieler mikroevolutiver Schritte und Makroevolution: Erfolgt Makroevolution durch Summierung vieler mikroevolutiver Schritte?
Abb. 5.21 in Originalgröße Abb. 5.21 Mit zunehmender Anzahl von Mutationsversuchen nimmt die Anzahl der verschiedenen Neu-Mutationen (a) und der neuen Phänotypen (b) drastisch ab.Die waagrechten Linien zeigen den Sättigungslimit an.Da viele Merkmale polygen bedingt sind und sich die DNS-Ebene durch einen relativ hohen Redundanzgrad auszeichnet, nähert sich die Kurve der DNS-Veränderungen mit phänotypischen Auswirkungen ihrem Sättigungslimit langsamer als die Phänotypabweichungen. (Nach LÖNNIG)
Abb. 5.22 in Originalgröße Abb. 5.22 Zwei Beispiele flugunfähiger Insekten, die auf windumtosten Inseln (z. B. den Kerguelen-Inseln im Südpolarmeer) vorkommen. (Nach BAYRHUBER & KULL 2005)
Abb. 5.23 in Originalgröße Abb. 5.23 Der blinde Höhlensalmler Astyanax lebt in lichtlosen Höhlen.
Abb. 5.24 in Originalgröße Abb. 5.24 Wirkungsweise der Selektion im Genpool. A Allelbestand eines bestimmten Gens in einer Umwelt X; B veränderter Allelbestand nach Änderung der Umweltbedingungen (Umwelt Y) nach einigen Generationen; C weitere Änderungen in Umwelt Y nach weiteren Generationen. Der gestrichelte Pfeil deutet an, dass die Genpoolveränderungen unter Umständen auch wieder rückgängig gemacht werden können, falls sich die Umweltbedingungen entsprechend verändern (wieder Umwelt X) und falls keine Allele verlorengehen.
Abb. 5.25 in Originalgröße Abb. 5.25 Stabilisierende, transformierende und disruptive Selektion. Als Beispiel für phänotypische Variation kann die Schnabelgröße einer Vogelart gewählt werden. Stabilisierende Selektion bewirkt dann, dass das Spektrum der Schnabelgrößen in einem bestimmten engen Bereich dauerhaft gehalten wird.Transformierende Selektion bewirkt eine Verschiebung der durchschnittlichen Schabelgröße.Disruptive Selektion hat zur Folge, dass die Individuen mit den größten und kleinsten Schnäbeln am ehesten überleben.
Abb. 5.26 in Originalgröße Abb. 5.26 Helle und melanistische Form des Birkenspanners.
Abb. 5.27 in Originalgröße Abb. 5.27 Mimese beim Blattschmetterling Kallima.Die Unterseiten von Vorder- und Hinterflügel ergänzen sich zu einem einheitlichen Blattmuster (im Bild oben), obwohl die beiden Flügel völlig getrennt entstehen. (Westfälisches Museum für Naturkunde, Münster)
Abb. 5.28 in Originalgröße Abb. 5.28 Mimikry beim harmlosen Hornissenschwärmer (links),welcher die Hornisse (rechts) nachahmt.
Abb. 5.29 in Originalgröße Abb. 5.29 Schema zur Sichelzellenanämie. A Situation in Gebieten ohne Malariagefährdung: das Sichelzellenallel s ist selten; B Situation in malariaverseuchten Gebieten: das Sichelzellenallel ist relativ häufig (s.Text). Seine Häufigkeit kann aber eine bestimmte Schwelle (von theoretisch maximal 50%) nicht überschreiten. Das Allel s kann sich somit im Genpool der Population niemals durchsetzen.
Abb. 5.30 in Originalgröße Abb. 5.30 Fliegenragwurz Ophrys insectifera (rechts) und O. bertolonii (links) als Kopulationsattrappen.
Abb. 5.31 in Originalgröße Abb. 5.31 Durch die Wirkung der Evolutionsfaktoren entstanden nach der Synthetischen Theorie in langen Zeiträumen z. B. aus einem hypothetischen unspezialisierten „Ur-Wurm“ Insekten. Empirische Befunde über die Wirkungsweise der Evolutionsfaktoren legen aber nahe, dass aus einem unspezialisierten „Ur-Wurm“ nur ein an spezielle Umweltbedingungen angepasster Wurm entstehen kann.
Abb. 5.32 in Originalgröße Abb. 5.32 Steigerung der Geschwindigkeit des Variationsprozesses (Mikroevolution) durch gezielte züchterische Maßnahmen.
Abb. 5.33 in Originalgröße Abb. 5.33 Ein typisches Merkmal von Zuchtpflanzen ist der Verlust von Verbreitungsmitteln. So besitzt der Saat-Hafer (Avena sativa, rechts) weder eine Spelzenbehaarung noch eine Granne. Beides hilft dem wildwachsenden Flughafer (Avena fatua, links) bei der Verankerung der Grasfrüchte im Boden. Bei der Kulturform ist außerdem die Rispenform verändert, und die Korngröße hat zugenommen. (Nach SCHWANITZ 1967)
Abb. 5.34 in Originalgröße Abb. 5.34 Panaschiertes Blatt (Calathea) mit blattgrünlosen Bereichen.
Abb. 5.35 in Originalgröße Abb. 5.35 Gefüllte Blüten bei einer Zuchtform des Gänseblümchens (rechts).Die Zuchtform unterscheidet sich von der Wildform (links) durch die Vermehrung der Blütenstrahlen und einen höheren Farbstoffgehalt. Den roten Farbstoff besitzt aber auch schon die Wildform.
Abb. 5.36 in Originalgröße Abb. 5.36 Wirkung künstlicher Auslese bei Hundeartigen. A Wolf (mutmaßlicher Ahn aller Hunderassen), B Pekinese mit extrem verkürzter Schnauze. (Nach MEYER & DAUMER 1981; nicht maßstabsgetreu)
Abb. 5.37 in Originalgröße Abb. 5.37 Aus der Felsentaube (links) wurde im Laufe weniger hundert Jahre eine Reihe von z.T. skurrilen Formen gezüchtet.
Abb. 5.38 in Originalgröße Abb. 5.38 Fortgesetzte gleichgerichtete natürliche und künstliche Selektion führt zu Spezialisierung,Variabilitätsminderung und Genpoolverarmung. Dies gilt oft auch bei veränderlicher Selektionsrichtung!
Abb. 5.39 in Originalgröße Abb. 5.39 Korkenzieher-Form der Ulme
Bild Seite 73 in Originalgröße Bild Seite 73
Der bekannte Sexualdimorphismus der Stockente
Bild Seite 78 in Originalgröße Bild Seite 78
Der Kulturweizen
Tab. 5.1 in Originalgröße Tab. 5.1 Anteil schwermetalltoleranter Individuen in Populationen, die unbelastete Böden besiedeln, sowie Anwesenheit bzw. Abwesenheit toleranter Arten auf verseuchten Böden (nach MACNAIR 1987).
A Anteil der toleranten Individuen in normalen Populationen auf unverseuchten Böden; B Anwesenheit (+) oder Abwesenheit (–) toleranter Arten auf den verseuchten Böden. Zwei tolerante Arten sind oben abgebildet.
Tab. 5.3 in Originalgröße Tab. 5.3 Beispiele für das wiederholte Auftreten bestimmter Mutationstypen in einem Zeitraum von ca. 50 Jahren bei der Gerste in Schweden. In der Spalte „Anzahl Genorte“ ist die Anzahl der von den jeweiligen Mutationen betroffenen Genorte angegeben (aus LÖNNIG 1995, nach LUNDQVIST).

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Letzte Änderung: 30.12.2006
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