Die Evolution Präsentation von Heinz Ernst

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1 Die Evolution Präsentation von Heinz Ernst
Vortrag gehalten am Evolutionsabend der Evangelischen Kirchgemeinde Sirnach am 29. Oktober 2009 Hauptsächliche Quellen: - Inhalt: Biologie Oberstufe, Gesamtband (Cornelsen Berlin, 2001) - Bilder: Verschiedene Quellen im Internet

2 Die Vielfalt der Lebewesen

3 Charles Darwin (1809 – 1882) Auf einer fünfjährigen Weltreise (1831 – 1836) mit dem Forschungs-schiff „Beagle“ gelangte Darwin durch eine Fülle von Beobachtungen zu einer Theorie der Abstammung durch natürliche Auslese, die er 1859 in seinem Buch „Die Entstehung der Arten“ veröffentlichte. Er stellt die Abstammung der heutigen Lebe-wesen von früheren, einfachen Formen dar und begründet so die Vielfalt der Pflanzen- und Tierarten. Charles Darwin, Porträt von George Richmond ( ), 1840 Bereits 1838 entwarf Darwin seine Theorie der Anpassung an den Lebensraum durch Variation und natürliche Selektion und erklärte so die evolutive Entwicklung aller Organismen und ihre Aufspaltung in verschiedene Arten. Über 20 Jahre lang trug er Belege für diese Theorie zusammen und 1844 verfasste Darwin kurze Abrisse seiner Theorie, die er jedoch nicht veröffentlichte. Ab 1856 arbeitete er an einem umfangreichen Manuskript mit dem Titel Natural Selection. Durch einen Brief von Alfred Russel Wallace, der dessen Ternate-Manuskript enthielt, kam es im Sommer 1858 schließlich zu einer Veröffentlichung seiner Auffassungen über die Evolution. Ein Jahr später folgte Darwins Hauptwerk On the Origin of Species (Die Entstehung der Arten), das als streng naturwissenschaftliche Erklärung für die Diversität des Lebens die Grundlage der modernen Evolutionsbiologie bildet und den entscheidenden Wendepunkt in der Geschichte der modernen Biologie darstellt.

4 Darwins Reise um die Welt
Im Alter von 22 Jahren besteigt im Jahre 1831 Charles Darwin, ein bis dahin eher orientierungsloser Mann mit abgebrochenem Medizin- und abgeschlossenem Theologiestudium, das Schiff "Beagle", um in zwei Jahren die Welt zu umsegeln. Die Besatzung der "Beagle", ein königliches Forschungs- und Vermessungsschiff, hat die Aufgabe die südamerikanische Küste zu karthografieren. Aus zwei Jahren werden fünf; und die naturwissenschaftlichen Beobachtungen und Reiseerlebnisse Charles Darwins verändern sein Leben. Auf der Grundlage seiner Erfahrungen der Reise, die ihn nach Südamerika, den Galapagos-Inseln, der Südsee, Neuseeland und Australien führt, entwickelt Darwin später seine Theorie der Evolution, die "wie ein Blitz in die Scheuer fuhr", denn das Bild des Menschen als die Krönung der Schöpfung war ins Wanken geraten.

5 Darwins Schlussfolgerungen I
Die Überproduktion von Nachkommen führt unter den Individuen der Population (Fortpflanzungsgemeinschaft) zu einem Kampf ums Dasein. Im natürlichen Wettbewerb um Nahrung, Lebensraum und Geschlechtspartner überleben nur diejenigen, die am besten an die bestehenden Umweltbedingungen angepasst sind. 1859 veröffentlicht Darwin sein Werk "Über die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl". 20 Jahre hatte er an diesem Buch geschrieben Exemplare wurden gedruckt, am folgenden Tag waren alle ausverkauft. Darwins Schöpfungsgeschichte war über Nacht zum Bestseller geworden.

6 Darwins Schlussfolgerungen II
Die natürliche Auslese oder Selektion führt über viele Generationen zur Veränderung der Arten. Die treibenden Kräfte für die Evolution sind die ungerichteten erblichen Variationen der Individuen und die natürliche Selektion, die unter den vielen Varianten bevorzugt jene ausliest, die die grössere Eignung aufweisen, also die bessere Anpassung zeigen.

7 Darwins Argumentationskette
Variation Erblichkeit Konkurrenz Überleben der Besten Selektion Adaptation Neue Arten

8 Der weltberühmte und umstrittene Darwin

9 Die synthetische Theorie der Evolution
Die Grundzüge von Darwins Selektionstheorie wurden seither durch eine Fülle von Fakten bestätigt und durch neue Erkenntnisse, insbesondere der Genetik (Vererbungslehre) und Populationsbiologie zur synthetischen Theorie der Evolution erweitert. Die Geschichte der Evolutionstheorie ist lang. Siehe wikipedia „Geschichte der Evolutionstheorie“ 2.3 Evolutionstheorien 2.3.1 Jean-Baptiste de Lamarck (1744–1829) 2.3.2 Étienne Geoffroy de Saint-Hilaire (1772–1844) 2.3.3 Charles Lyell (1797–1875) 2.3.4 Charles Darwin (1809–1882) 2.3.5 Alfred Russel Wallace (1823–1913) 2.3.6 Ernst Haeckel (1834–1919) 2.3.7 Richard von Hertwig (1850–1937) 2.5 Die Integration von Vererbungslehre (Genetik) und Populationsgenetik 2.5.1 Gregor Mendel (1822–1884) 2.5.2 August Weismann (1834–1914) 2.5.3 Thomas Hunt Morgan (1866–1945) 2.5.4 Godfrey Harold Hardy (1877–1947) und Wilhelm Weinberg (1862–1937) 2.5.5 Ronald Fisher (1890–1962) 2.6 Ausgewählte moderne Theoretiker 2.6.1 Ernst Mayr (1904–2005) 2.6.2 Stephen Jay Gould (1941–2002) 2.6.3 Richard Dawkins (seit 1941) Neuere Forschungen, z.B. durch den Evolutionsbiologen Alfred Gierer, Tübingen, haben gezeigt, dass nicht nur die Selektion zur Entstehung neuer Arten führt, sondern dass dabei auch Kooperation, Kreativität und Kommunikation eine Rolle spielen. Es gilt also bei der Evolution nicht das „Alle-gegen-alle-Prinzip“.

10 Entwicklung des Tierreiches (Darstellung I)
Ernst Haeckel (1834 – 1919) ebnete der darwinschen Lehre den Weg nach Deutschland. Ernst Haeckel (* 16. Februar 1834 in Potsdam; † 9. August 1919 in Jena) war ein deutscher Zoologe, Philosoph und Freidenker, der die Arbeiten von Charles Darwin in Deutschland bekannt machte und zu einer speziellen Abstammungslehre ausbaute.

11 Entwicklung des Tierreiches (Darstellung II)

12 Entwicklung des Tierreiches (Darstellung III)

13 Entwicklung des Tierreiches (Darstellung IV)
Die Grossgruppen des Tierreiches in evolutionärer Abfolge

14 Die Welt der Dinosaurier
Die Blütezeit der Saurier war im Erdmittelalter, vor 250 Mio. Jahren begann und vor zirka 65 Mio. Jahre ende. Menschen gibt es aber erst seit zirka 1 Mio. Jahre. Der Stammbaum der Reptilien zeigt, dass in der Evolution nicht alles geradlinig verlaufen ist. Die Zeit der Dinosaurier war die Blütezeit der Reptilien. Danach haben nur wenige Arten überlebt. Ein wichtiger Zweig des Stammbaums sind die Therapsiden, da sich aus ihnen die Säugetiere entwickelt haben.

15 Belege und Dokumente für die Evolution
Vergleichende Anatomie Paläontologie (Lehre von den Lebewesen vergangener Erdzeitalter) Biochemie Genetik (Vererbungslehre) Embryologie Verhaltensforschung Tiergeografie Parasitologie

16 Belege für die Evolution: Homologien
Die Vordergliedmassen verschiedener Wirbeltiere sehen sehr unterschiedlich aus und dienen verschiedenen Zwecken. Untersucht man aber die Skelette, zeigen sich beträchtliche Übereinstimmungen: Ein Oberarmknochen, zwei Unterarmknochen, Handwurzelknochen, Mittelhandknochen, und Fingerknochen sind das gemeinsame Grundmuster. In Anpassung an die jeweilige Lebensweise sind die einzelnen Skelette aber verschieden geformt. Eine derartige Ähnlichkeit biologischer Strukturen bei verschiedenen Lebewesen aufgrund übereinstimmender Erbinformation bezeichnet man als Homologie.

17 Belege für die Evolution: Embryonalentwicklung
Biogenetische Grundregel Die Keimesentwicklung (Ontogenese) verläuft wie eine kurze, schnelle und unvollständige Wiederholung der Stammesgeschichte (Phylogenese).

18 Belege für die Evolution: Rudimentäre Organe
Beispiele: Extremitäten-Rudimente bei der Pythonschlange funktionslose Zehe beim Pferd (Missbildung)

19 Belege für die Evolution: Paläontologie
Oben: - Ammonit - Haizahn (Palaeocarcharodon orientalis) - Libelle Unten: - Saurier - Pfeilschwanzkrebs (lebt auch heute noch) Und es werden immer mehr Fossilien gefunden, welche Darwins Evolutionstheorie belegen. Unzählige Fossilien (Versteinerungen) aller Art dokumentieren die Entwicklung des Lebens während 3,7 Milliarden Jahren.

20 Übergangsform: Latimeria (Quastenflosser)
Übergangsform zwischen Fischen und Amphibien Der Quastenflosser ist eine Übergangsform zwischen Fischen und Landwirbeltieren. Da er die Merkmale von Fischen und Landwirbeltieren besitzt, kann man davon ausgehen, dass der Quastenflosser ein Zeitzeuge der geschichtlichen Evolution ist. Als lebende Fossilien werden oft (fälschlich) rezente Tiere und Pflanzen bezeichnet, die bekannten fossilen Formen aus weit zurückliegenden erdgeschichtlichen Perioden weitgehend gleichen, z.B. Ginkgobaum, Mammutbäume, Quastenflosser.

21 Übergangsform: Urvogel Archäopterix
Übergangsform zwischen Reptilien und Vögeln Sowohl Kriechtier- als auch Vogelmerkmale zeigen 150 Millionen Jahre alte Versteinerungen des Urvogels Archaeopteryx aus der Fränkischen Alb. Kriechtiermerkmale sind unter anderem die Kegelzähne, eine lange Schwanzwirbelsäule, ein kleines Gehirn sowie freie Finger, Mittelhandknochen und Krallen an den Vordergliedmassen. Vogelmerkmale sind Federn, der typische Vogelschädel mit grossen Augenhöhlen und die Vogelbeine mit nach hinten gerichteter grosser Zehe.

22 Natürliche Selektion in Aktion: Birkenspanner
Vom Birkenspanner gibt es eine helle und eine dunkle Form. Auf einer mit Flechten bedeckten Birkenrinde ist die hellere Form des Schmetterling kaum zu entdecken, die dunkle Form fällt dagegen sofort auf. Dunkle gefärbte Birkenspanner waren daher früher sehr selten, da sie von Vögeln leicht erbeutet werden. Die Umweltbedingungen änderte sich aber mit der Ausdehnung der Industriegegenden, in denen es zum Absterben der Flechten auf russverschmierten Birkenrinden kam. Dunkel gefärbte Birkenspanner wurden nun häufiger und breiteten sich stark aus.

23 Isolation: Darwinfinken auf Galapagos
Die Galapagosinseln liegen in Äquatornähe westlich von Südamerika. Die vulkanischen Inseln sind zwischen fünf und einer Million Jahre alt. Auf die zunächst kahlen Inseln gelangten mit Wind und Meeresströmungen mit der Zeit Pflanzen und Tiere, so auch ein Körner fressender, bodenlebender Fink. In Anpassung an die unterschiedlichen Lebensräume und Nahrungsgrundlagen auf den einzelnen Inseln entstanden schliesslich neue Formen. Darwin zu Ehren, dem sie auf seiner Forschungsreise aufgefallen waren, nennt man sie Darwinfinken. Heute sind 13 mehr oder weniger isolierte Arten bekannt, deren Schnabelformen unterschiedliche Ernähurungsweisen erkennen lassen. Die Erdfinkenarten Geospiza magnirostris, G. fortis und G. fuliginosa sowie die Kaktusfresser G. conirostris, G. scandens und G. difficilis bevorzugen Pflanzenkost. Platyspiza crassirostri ist ein reiner Vegetarier, während die Arten der Gattung Camarhynchus neben Pflanzen auch Insekten verspeisen. Cactospiza heliobates, C. pallida und Certhidea olivacea sind wiederum reine Insektenfresser.

24 Aktueller Hominiden-Stammbaum I
Wie bei anderen Gruppen im Tier- und Pflanzenreich verlief auch die Stammesgeschichte der Hominiden (Menschenartigen) alles andere als geradlinig: Zahlreiche Verzweigungen, blind endende „Sackgassen“ und ein „Zickzackkurs“ wechselnder Entwicklungsrichtungen kennzeichnen die Entwicklung zum modernen Menschen. Je mehr Funde erschlossen sind, umso weniger lässt sich die Vorstellung bestätigen, dass wir Menschen das „Ziel“ einer Evolution sind.

25 Aktueller Hominiden-Stammbaum II

26 Darstellung der menschlichen Stammesgeschichte
Populärwissenschaftliche Darstellungen der menschlichen Stammesgeschichte sind nicht die informativsten! Wichtig! Der Mensch stammt nicht von heute lebenden Affen ab.

27 So arbeitet die Wissenschaft
1. Stufe: Idee 2. Stufe: Hypothese (Vermutung) 3. Stufe: Theorie (umfassende, widerspruchsfreie Modellvorstellung der Wirklichkeit) 4. Stufe: Neues Weltbild 1. Beispiel: Heliozentrisches Weltbild Nikolaus Kopernikus (*19. Februar 1473; † 24. Mai 1543) wurde mit seinen Theorien von der Bewegung der Planeten auf Kreisbahnen um die Sonne zu einem der bedeutendsten europäischen Astronomen. Er begründete mit seinen Entdeckungen ein neues, nachmittelalterliches Weltbild. 2. Beispiel: Atomtheorie Obschon die Theorie nicht mehr „taufrisch“ ist, ist sie aus dem heutigen Chemieunterricht nicht wegzudenken. Zum Beispiel erklärt sie plausibel, warum es nicht möglich ist, mit alchimistischen Methoden Gold herzustellen.

28 Theorie und Tatsache Eine Theorie ist nur dann wissenschaftlich, wenn sie auch falsifizierbar ist. Die Evolution ist heute eine durch zahlreiche Dokumente (Fossilien, genetischer Code) und Experimente belegte Tatsache. Die Evolutionstheorie kann aber nicht streng im mathematischen Sinn bewiesen werden.

29 „Nichts in der Biologie ergibt einen Sinn
Auf den Punkt gebracht Theodosius Dobzhansky (1900 – 1975) „Nichts in der Biologie ergibt einen Sinn ausser im Lichte der Evolution.“ Theodosius Dobzhansky (* 24. Januar 1900 in Nemirow; † 18. Dezember 1975 in San Jacinto) war ein russisch-US-amerikanischer Genetiker, Zoologe und Evolutionsbiologe, der zusammen mit Ernst Mayr als einer der führenden Vertreter der synthetischen Evolutionstheorie gilt, welche die Genetik (Mendelsche Regeln) mit der Evolutionstheorie vereinigte. Dobzhansky leistete entscheidende Beiträge zum Verständnis der biologischen Evolution und der Entstehung der Arten. Er war nicht nur ein großer Evolutionstheoretiker sondern auch ein bedeutender Experimentator. Bekannt wurde er durch seine genetischen Forschungen über die Taufliege Drosophila melanogaster.