Übersicht Einführung (cb, mh)

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1 Übersicht 19.10. 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) 8.2 Umweltveränderungen und Umweltschutz (cb,mh)

2 Venus Erde heute ohne Leben Mars Temp. 459°C CO2 96,5% N2 2% CH4 0,0%
CH4 1,7 ppm 0,0% O2 20,95% ,0% Mars Temp °C CO2 96,2% N2 2,5% CH4 0,0% O2 0,15%

3 Nichts in der Biologie macht Sinn, außer im Lichte der Evolution.
T. Dobhansky (1941) Nichts in der Biologie macht Sinn, außer im Lichte der Evolution. The Structure of Evolutionary Theory by Stephen Jay Gould Belknap: ,464 pp. !!! $39.95, £27.50, euros

4 Darwin (1859: On the Origin of Species)
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 Aus Townsend, Harper and Begon (2000) Essentials of Ecology, Blackwell Science Aus: Townsend et al. (2000)

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) Aus Essentials of ecology,

8 Artenbildung durch Isolation
Aus Essentials of ecology, Aus: Begon et al. (2001)

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

12 Carroll, Grenier & Weatherer (2001):
Die Vielfalt geht auf gemeinsame Vorläuferformen zurück Aus: Carroll, Grenier & Weatherer (2001): from dna to diversity, Cambridge Univ. Press. Carroll, Grenier & Weatherer (2001):

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) Quelle: N.A. Cambell (1997) Biologie

15 Anzahl der terrestrischen Familien

16 Auch im Bauplan der Tiere: Modularität
Aus: Carroll, Grenier & Weatherer (2001): from dna to diversity, Cambridge Univ. Press. Carroll, Grenier & Weatherer (2001):

17 Carroll, Grenier & Weatherer (2001):
Ein Grund-Bauplan mit vielen Spezialisierungen Aus: Carroll, Grenier & Weatherer (2001): from dna to diversity, Cambridge Univ. Press. Carroll, Grenier & Weatherer (2001):

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 Überleben des Stammbaums während der frühen Vergletscherungen
Paul F. Hoffman and Daniel P. Schrag, Scientific American (2000) From: Paul F. Hoffman and Daniel P. Schrag (1999)

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 Weitere Informatíonen siehe: 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 Diversität des Lebens durch Evolution
Kette von physiologischen und morphologischen Innovationen, Ende-offen ? Geschichte der abiotischen Umgebung durch Akkumulation: SiO2 in der Kontinentalkruste, O2 in der Atmosphäre Diversität durch Entwicklung (Morphogenese) Modular und hierarchisch Niemals „wegen Umbau geschlossen“ Evolution Zwei Phasen: physiologisch und morphologisch (vor/nach kambrischer Explosion) Vernetzung von Evolutions- und Erdgeschichte Anfangs- und Randbedingungen Entscheidung im Innern des Systems (Eingefrorene Zufälle)