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Übersicht - 19.10. Einführung (cb, mh) - 26.10. Motive, Konzepte, Begriffe und Definitionen (cb) - 2.11. Erdgeschichte (mh) - 9.11. Evolutionsgeschichte.

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1 Übersicht Einführung (cb, mh) Motive, Konzepte, Begriffe und Definitionen (cb) Erdgeschichte (mh) Evolutionsgeschichte (mh) C-Kreislauf, Modellansätze abiotische Systeme (mh) Organismen und ihre Autökologie (cb) Funktionen, Prozesse, Wechselwirkungen (cb) Populationsökologie (cb) Metapopulation und Trophiestufen (cb) Biozönosen und Ökosysteme (Synökologie) (cb) Zeitliche Muster (mh) Räumliche Muster (cb) Serviceleistungen von Ökosystemen (mh) Forst-, Land-, Fischwirtschaft, Naturschutz (mh) Umweltveränderungen und Umweltschutz (cb,mh)

2 Venus Temp. 459°C CO 2 96,5% N 2 2% CH 4 0,0% O 2 0,006% Erde heute ohne Leben Temp. 15°C °C CO 2 0,035% 98% N 2 78,08% 1,9% CH 4 1,7 ppm 0,0% O 2 20,95% 0,0% Mars Temp. -53°C CO 2 96,2% N 2 2,5% CH 4 0,0% O 2 0,15%

3 T. Dobhansky (1941) Nichts in der Biologie macht Sinn, außer im Lichte der Evolution.

4 Darwin (1859: On the Origin of Species) Aus: Townsend et al. (2000) Individuen einer Population sind nicht identisch Diese Variabilität ist teilweise erblich Alle Population sind fähig zum exponentiellen Wachstum, das tatsächliche Wachstum ist meist kleiner Die Zahl der Nachkommen und der Beitrag zur nachfolgenden Generation variiert. Das Ergebnis heißt: Natürliche Selektion

5 Review zum Thema Evolution in Science (Juni 1999): Evolution ist der Mechanismus, der die Diversität des Lebens produziert. Darwin (1859): Abstammung mit Modifikation

6 Beobachtungen zur Evolution: Darwin: Galapagos Finken (Artenschwarm mit 13 Arten) Aktuelle Beispiele Laborexperimente bis zu Generationen Zufall vs. Gesetzmäßigkeiten? Einmalige Ereignisse (z.B. Kambrische Explosion) Wiederholbare Muster (regionales Aussterben und Wiederbesiedlung) Gleiche Grundmuster in vielen Ordnungen Übersicht: Fossile Reste auf Ebene der Familie

7 Der Artenschwarm auf den Galapagos Inseln Aus: Begon et al. (2001)

8 Artenbildung durch Isolation Aus: Begon et al. (2001)

9 Rückzugsgebiete des tropischen Waldes während der letzten Eiszeit Aus: Begon et al. (2001)

10 Der biologische Artbegriff: Fortpflanzungsgemeinschaft von Organismen: Individuen, die potenziell gemeinsame und wiederum vermehrungsfähige Nachkommen haben können. Nur durch wiederholte Beobachtungen zu klären Genotyp/Phänotyp Unterscheidung Vorgeschlagen von Zoologen, zur für Botaniker, unbrauchbar für Mikrobiologen

11 Möwen: ein Alptraum der Taxonomie Aus: Begon et al. (2001)

12 Carroll, Grenier & Weatherer (2001): Die Vielfalt geht auf gemeinsame Vorläuferformen zurück

13 Taxonomische Begriffe: Reich: Tiere Stamm: Chordatiere Klasse: Säugetiere Ordnung: Primaten Familie: Hominiden Gattung: Homo Art: Homo sapiens

14 Zunahme des Arten- reichtums (marine Familien)

15 Anzahl der terrestrischen Familien

16 Carroll, Grenier & Weatherer (2001): Auch im Bauplan der Tiere: Modularität

17 Carroll, Grenier & Weatherer (2001): Ein Grund- Bauplan mit vielen Spezialisierungen

18 Daten der Evolution 4,5 Ga: Entstehung der Erde 4,0 Ga: Ende der schweren Meteroiten-Schauer 3,8 Ga: Indirekte (isotopische) Hinweise auf Photosynthese (Leben) 3,5 Ga: Älteste Mikrofossilien (Cyanobakt.) 2,7 Ga: Sauerstoff-produzierende Photosynthese 0,7-0,6 Ga: Schneeball-Erde? (Sauerstoff-Schub) 0,53 Ga Kambrische Explosion, Baupläne der Vielzeller

19 From: Paul F. Hoffman and Daniel P. Schrag (1999) Überleben des Stammbaums während der frühen Vergletscherungen

20 Phasen der Evolution I. Phase: Prokaryontische Evolution: –Überlebenskünstler –morphologisch ähnlich und konservativ –Physiologisch divers –alle biogeochemischen Kreisläufe existieren –führt zur eukaryotischen Zelle: dem universellen Baustein des höheren Lebens und damit zur II. Phase: Eukaryontische Evolution: –morphologisch divers, physiologische konservativ –Kooperation als Fortpflanzungsgemeinschaften (Art) –Entwicklungsphasen und Tod (Mitose/Meiose) –modularer Aufbau von Organismen –Effizienter Energieumsatz (Atmung)

21 Cyanobakterien: Fossil und rezent ca. 1 Mrd. Jahre alt, Fundort: Bitter Springs, Australien Cyanobakterium der Gattung Oscillatoria:

22 Beziehungen zwischen Erd- und Evolutions- Geschichte Alle großen Veränderung verlaufen nahezu synchron und beinhalten: Klimaänderungen Änderungen in der Zusammensetzung der Atmosphäre Umstellungen in den geochemischen Kreisläufen Auftauchen neuer Physiologien oder Baupläne Schwankung im Proterozoikum (>0.53 Ga) systematisch größer als im Phanerozoikum (<0.53 Ga) ?

23 Zusammenfassung u Diversität des Lebens durch Evolution –Kette von physiologischen und morphologischen Innovationen, Ende-offen ? –Geschichte der abiotischen Umgebung durch Akkumulation: SiO 2 in der Kontinentalkruste, O 2 in der Atmosphäre u Diversität durch Entwicklung (Morphogenese) –Modular und hierarchisch –Niemals wegen Umbau geschlossen u Evolution –Zwei Phasen: physiologisch und morphologisch (vor/nach kambrischer Explosion) u Vernetzung von Evolutions- und Erdgeschichte –Anfangs- und Randbedingungen –Entscheidung im Innern des Systems (Eingefrorene Zufälle)


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