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Prüfungswissen (Subject) / Zoologie (Lesson)

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• Übersich Artkonzepte biologisches Artkonzept morphologisches Artkonzept ökologisches Artkonzept genetisches Artkonzept integratives Artkonzept
• Biologisches Artkonzept Art = Biospezies Eine Art ist eine Gruppe natürlicher Populationen, die sich tatsächlich oder potenziell untereinander kreuzen können und die von anderen Gruppen reproduktiv isoliert sind. → Organismen, die unterschiedlichen Arten angehören können keine oder nur unfruchtbare Nachkommen zeugen Ausnahme: Hybridisierung → nah verwandte  Arten können sich unter bestimmten Bedingungen kreuzen; die Hybride können entweder steril oder fertil sein (z.B. europäischer & asiatischer Hirsch)
• Morphologisches Artkonzept Eine Art ist eine Lebensform, die sich äußerlich deutlich von anderen Lebewesen unterscheidet.
• Ökologisches Artkonzept Tiere, die in unterschiedlichen biologischen Nischen leben, gehören unterschiedlichen Arten an
• Genetisches Artkonzept Zu einer Art gehören Organismen, die eine gleichmäßige Mutationsrate im Genom aufweisen. Ab einem bestimmten Prozentsatz handelt es sich um eine andere Art →hat sich als nicht funktionierend erwiesen!
• Integratives Artkonzept Eine Art wird unterschiedlich definiert, je nachdem um welche Organismengruppe es sich handelt
• Artbildung - Überblick Man muss unterscheiden zwischen Artwandel (Anagenese) und Artaufspaltung (Divergenz). Nur bei der Artaufspaltung erhöht sich die Artenzahl! Anagenese (Artwandel) eine Art häuft allmählich so viele Veränderungen an, dass daraus schließlich eine neue Tochterart wird Divergenz (Artaufspaltung) eine Stammart spaltet sich in zwei gleichzeitig existierende Tochterarten auf, die sich danach als getrennte Linien weiterentwickeln man kann zwischen symaptrischer und allopatrischer Artbildung unterscheiden
• Allopatrische Artbildung   = Form der Divergenz (Artaufspaltung) Bei der allopatrischen Artbildung spielt immer eine physikalische Barriere eine Rolle (z.B. Gewässer, Gebirge, trockenes Land..). Möglichkeit 1: Barriere entsteht neu und trennt eine exisitierende Art in 2 Gruppen auf Gruppen sind voneinander reproduktiv isoliert aus einer Ursprungsart bilden sich so zwei neue Arten Möglichkeit 2: Barriere ist vorhanden und wird von einigen Individuen überwunden, die eine neue Population gründen Gründereffekt: Genpool der Gründerpopulation weicht von der Ausgangspopulation ab (ist nur unvollständig repräsentiert)   Kommen die Tochterarten wieder zusammen, bildet sich ein Hybridisierungsgürtel.  
• Hybridisierungsgürtel Wenn zwei isolierte Populationen aufeinander treffen (z.B. durch Ausweitung des Verbreitungsgebietes), bevor sich eine vollständige reproduktive Isolation entwickelt hat, können sich die Mitglieder untereinander kreuzen und es entstehen Hybride Dann kann folgendes passieren: Hybride sind genauso erfolgreich wie die Nachkommen der beiden Populationen → Hybride breiten sich in beiden Populationen aus und es kommt zu einer Kombination der Genpools der beiden Populationen → es ist keine neue Art entstanden Hybride sind weniger erfolgreich und es kommt durch Reinforcement zu einer Stärkung der präzygotischen Fortpflanzungsbarrieren → es kann sich trotzdem eine neue Art bilden Hybride sind weniger erfolgreich, aber es kommt aus bestimmten Gründen nicht zum Reinforcement → es bleibt eine schmale Hybridzone erhalten  
• Smypatrische Artbildung Form der Artaufspaltung (Divergenz) Neue Arten entstehen ohne geographische Isolation. Ursache ist eine genetische Isolation, meist aufgrund von Polyploidie (= Produktion mehrfacher Chromosomensätze) Möglichkeit 1: bei einer Art kommt es zufällig zu einer Verdopplung des Chromosomensatzes und es entsteht ein tetraploides Individuum →kann sich nicht mit einem diploiden Artgenossen kreuzen, denn die Nachkommen sind triploid und steril (Autopolyploidie) Möglichkeit 2: Hybridisierung (Allopolyploidie)
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• Adaptive Radiation = Phänomen, dass aus einer einzigen Abstammungslinie innerhalb kurzer Zeit eine große Artenvielfalt entsteht (also nicht nur 2 Arten wie bei der Divergenz, sondern mehrere) →wenn eine Population ein Gebiet besiedelt, in dem noch wenige Arten leben (z.B. Inseln) Beispiel: Darwin-Finken auf der Galapagosinsel  
• Mechanismen der reproduktiven Isolation = Gründe, warum sich Individuen verschiedener Arten nicht kreuzen können präzygotische Barrieren postzygotische Barrieren
• Präzygotische Barrieren = Mechanismen der reproduktiven Isolation, die vor der Befruchtung wirksam werden und dafür sorgen, dass sich Organismen unterschiedlicher Art nicht kreuzen können räumliche Isolation Arten leben zur Fortpflanzungszeit in unterscheidlichen Habitaten zeitliche Isolation Arten werden zu unterschiedlichen Zeiten fortpflanzungsbereit mechanische Isolation Arten besitzen unterschiedliche Fortpflanzungsorgane Verhaltensisolation Individuen anderer Art werden als Paarungspartner abgelehnt oder gar nicht als solcher erkannt gametische Isolation Spermien können sich nicht an artfremde Eizellen anheften Spermien können nicht in artfremde Eizellen eindringen
• Postzygotische Barrieren = Mechanismen der reproduktiven Isolation, die nach der Befruchtung wirksam werden Anomalie der Zygoten Zygoten sterben während der Entwicklung ab Hybride weisen so starke Anomalien auf, dass sie sich als Erwachsene nicht fortpflanzen können Bastardsterilität Hybride sind zwar normal entwickelt, aber unfruchtbar Bastardsterblichkeit Hybride haben eine verringerte Lebensfähigkeit
• Einflussfaktoren auf die Artbildungsrate Artenreichtum umso mehr Arten bereits vorhanden sind, umso mehr Gelegenheiten zur Bildung neuer Arten gibt es Ausbreitung Populationen die eine geringe Ausbreitungsfähigkeit haben bilden mit geringerer Wahrscheinlichkeit neue Arten durch allopatrische Artbildung Ökologische Spezialisierung Populationen, die  ganz bestimmte und unregelmäßig verteilte Habitattypen benötigen, werden sich eher auseinander entwickeln, als Populationen, die zusammenhängende Lebensräume bewohnen Flaschenhalseffekte Sexuelle Selektion Arten mit komplexem Verhalten bei der Partnerwahl bilden eher neue Arten, denn die reproduktive Isolation durch Verhalten kann hier rasch verstärkt werden Umweltveränderungen z.B. Kilmaschwankungen Form der Bestäubung bei Pflanzen tierbestäubte Familien umfassen deutlich mehr Arten als windbestäubte Familien
• Population - Begriff Eine Population ist eine Gruppe von Individuen einer Art, die zur gleichen Zeit im gleichen Habitat leben und miteinander in Wechselwirkung treten
• Berechnung der Zahl der Individuen einer Population zu einem bestimmten Zeitpunkt N1 = N0 + B - D + I - E N1 = Individuenzahl zum Zeitpunkt 1 N0 = Individuenzahl zum Teitpunkt 0 B = Geburten zwischen N0 und N1 D = Todesfälle zwischen N0 und N1 I = Einwanderungen zwischen N0 und N1 E = Auswanderungen zwischen N0 und N1
• Lebenstafeln Lebenstafeln sind Zusammenfassungen der Geburten- und Sterbefälle ine einer Population → sie helfen zu verstehen, wie sich die Dichte einer Population im Lauf der Zeit verändert Bei der Erstellung wird ermittelt, wie viele Individuen einer Kohorte (Mitglieder einer Population, die zum gleichen Zeitraum geboren wurden) zu einem späteren Zeitpunkt noch am Leben sind Das Ergebnis wirdmeist in Form einer Überlebenskurve aufgezeichnet.
• Grundformen von Überlebenskurven Individuen überleben zum Großteil den größten Teil ihrer potenziellen Lebensspanne und sterben dann ungefähr im selben Alter (Mensch) die Überlebenswahrscheinlichkeit ist in jedem Alter ungefähr gleich, sofern die Individuen erst einmal einige Monate alt sind junge Individuen haben eine hohe Mortalitätsrate, dafür aber eine hohe Überlebenswahrscheinlichkeit im mittleren Lebensalter (viele Nachkommen, für die wenig Energie aufgewendet wird und denen wenig Fürsorge zuteil wird) Grafiken siehe Skript S. 25
• Exponentielles Populationswachstum Grundsätzlich haben alle Populationen die Fähigkeit zu einem exponentiellen Wachstum: mehr Individuen bedeutet, dass diese in einer bestimmten Zeiteinheit auch mehr Nachkommen produzieren können usw. Grafik siehe Skript S. 25 Exponentielles Wachstum kann aber von keiner Population über einen längeren Zeitraum hinweg aufrecht erhalten werden! Umweltfaktoren begrenzen das Wachstum und erhöhen die Sterberate ab einer bestimmten Populationsgröße  Dichte der meisten Populationen schwankt um eine relativ konstante Zahl
• Umweltkapazität Umweltkapazität = größtmögliche Zahl an Individuen einer Art, die auf Dauer in einem bestimmten Lebensraum überleben kann hängt ab von z.B. Krankheiten, Ressourcen, Feinden....
• logistisches Populationswachstum wenn sich die Individuelzahl einer Population K annähert, dann verlangsamt sich ihr Wachstum die Kurve hat einen S-förmigen Verlauf am Anfang (wenige Individuen) kann exponentielles Wachstum stattfinden ab einem bestimmten Zeitpunkt wirkt ein Faktor begrenzend die Kurve flacht ab und nähert sich asymptotisch K an  in der nächsten Phase gilt: Individuenzahl = K → siehe Skript S. 26
• Fluktuierendes Populationswachstum K wird in der Realität meist nur mit gewissen natürlichen Populationsschwankungen erreicht und eingehalten →Kurve siehe Skript S. 27 Eine relativ genaue Einhaltung von K ist nur möglich, wenn Populationen sehr schnell auf Überbevölkerung reagieren (wie z.B. Hasen, die das Wachstum von Embryonen einstellen können)
• Möglichkeiten des Populationswachstums (Übersicht) exponentielles Wachstum logistisches Populationswachstum fluktuierendes Populationswachstum
• Regulationsfaktoren einer Population Man unterscheidet: dichteunabhängige Faktoren: wirken auf eine Population, egal welche Dichte diese hat dichteabhängige Faktoren: hängen von der Individuenzahl einer Population ab Dichteunabhängige Faktoren wachtumsfördernd: mildes Klima... wachstumshemmend: Hitze, Kälte, Trockenheit, Überschwemmung, Hagel..... Dichteabhängige Faktoren Nahrungsangebot Beutegreifer (werden durch hohe Dichte angelockt) Krankheiten (breiten sich bei hoher Dichte leichter aus) Stressfaktoren (können bei hoher Dichte wirksam werden)  
• Populationsschwankungen und Gründe Beim fluktuierenden Wachstum nähern sich Arten mit gewissen Schwankungen an K an. Diese Schwankungen hängen von der Lebensspanne und der Fortpflanzungsrate ab: hohe Lebensspanne und niedrige Fortpflanzungsrate: Schwankungen sind geringer, Populationen somit stabiler geringe Lebensspanne und niedrige Fortpflanzungsrate: Schwankungen sind höher, Populationen somit variabler Weitere Einflussfaktoren: episodische Fortpflanzung: einige Jahre sind für die Fortpflanzung günstiger als andere (→ höhere Individuenzahl) Schwankungen der verfügbaren Ressourcen Räuber-Beute-Beziehung (siehe eigene Karteikarte)
• Volterrasche Regeln 1. Volterrasche Regel die Anzahl der Individuen in der Räuber- und Beutepopulation ist relativ konstant und schwankt um einen Mittelwert 2. Volterrasche Regel die Schwankungen in der Räuber- und Beutepopulation sind gegeneinander phasenverschoben das Populationswachstum der Räuber hinkt dem Populationswachstum der Beute hinterher es entsteht dabei ein regelmäßiges Oszillationsmuster siehe Skript S. 28 Anstieg der Beutepopulation Räuberpopulation kann wachsen, da genügend Nahrung vorhanden ist Beutepopulation sinkt Räuberpopulation sinkt, da die Nahrung knapp wird  3. Volterrasche Regel werden sowohl Räuber- als auch Beutepopulation aufgrund eines Außenfaktors dezimiert, erholt sich die Beutepopulation schneller als die Räuberpopulation
• Einflussfaktoren auf die mögliche Populationsdichte Häufigkeit der Ressourcen Populationen, die häufige Ressourcen nutzen, können höhere Populationsdichten erreichen Körpergröße kleinere Individuen erreichen eine höhere Populationsdichte, weil sie insgesamt weniger Energie brauchen Stoffwechselaktivität endotherme Tiere haben einen höheren Energieverbrauch als ektotherme Tiere daher können endotherme Tiere höhere Populationsichten erreichen Zeit, die eine Art bereits in einem Gebiet lebt neu besiedelte Gebiete ermöglichen oft hohe Populationsdichten, da limitierende Faktoren häufig fehlen (z.B. Räuber) soziale Organisation eine hohe soziale Organisation (z.B. Eusozialität) ermöglicht hohe Populationsdichten
• r- und K-Selektion K-Selektion die K-Selektion bevorzugt K-Strategen kommt bei Tieren vor, die sich meist nahe an K befinden es werden wenige Nachkommen produziert aber es wird viel in die Konkurrenzfähigkeit dieser Nachkommen investiert r-Selektion r-Selektion bevorzugt r-Strategen kommt bei Tieren vor, die in variablen Umwelten leben, in denen die Populationsdíchte oft schwankt produzieren einen Überschuss an Nachkommen investieren wenig in die Nachkommen
• Intraspezifische Konkurrenz = Konkurrenz zwischen Individuen einer Population → nimmt zu wenn die Populationsdichte steigt → führt zu einer steigenden Sterblichkeit bzw. zu einer sinkenden  Geburtenrate Ausbeutungskonkurrenz ohne direkte Interaktion der Individuen wenn ein Individuum eine Ressource verbraucht reduziert sich die Verfügbarkeit der Ressource für die anderen Individuen mehr Energie muss zur Nahrungssuche aufgewendet werden schlechtere Kondition, höhere Krankheitsanfälligkeit, höhere Gefahr durch Feinde etc. Konkurrenz durch gegenseitige Beeinträchtigung direkte Interaktion zwischen den Individuen z.B. Verteidigung eines Reviers gegen Artgenossen manche Individuen müssen mit schlechteren Territorien zufrieden sein oder ohne Territorien auskommen
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• Großgruppen der Primaten Halbaffen Affen Menschen
• Allgemeine Kennzeichen der Primaten (15) Fünfstrahligkeit von Händen und Füßen Daumen und Zehe eigenbeweglich Nägel an Fingern und Zehen zunehmende Möglichkeit zur Aufrichtung des Rumpfes und zum fakultativen, bipeden Gang Weiterentwicklung des Sehapparats mit Wanderung der Augen nach frontal; hochentwickeltes binokulares Sehen Verkürzung der Schnauzenpartie Abschwächung von Geruchssinn Reduktion der Zahnzahl auf 32 hochentwickelte mimische Muskulatur Spezialisierung des Kehlkopfs Entwicklung des Endhirns Entwicklung von Plazentastrukturen Verlängerung der postnatalen Lebensperiode hohe Intelligenz Plastizität des Verhaltens
• Greifhand der Primaten Fünfstrahligkeit macht eine Vielzahl an Bewegungen möglich Greifhand hat sich wegen der ursprünglichen Lebensweise auf Bäumen ergeben: Daumen bzw. Großzehe können abgespreizt werden und machen so einen Klammergriff möglich
• Systematische Gliederung der Primaten Man kann 5 Unterordnungen der Primaten unterscheiden 4 Unterordnungen werden zu den Halbaffen zusammengefasst 1 Unterordnung umfasst die höheren Affen Bei den höheren Affen unterscheidet man: Neuweltaffen (Zentralamerika, Südamerika) Altweltaffen (Afrika, Asien, Europa) Zu den Altweltaffen gehören Meerkatzenartige Menschenartige (Gibbons, Menschenaffen, Mensch)
• Alternative Gliederung der Primaten Strepsirrhini unbehaarter Nasenspiegel mit feuchter Schleimhaut Schleimhaut dehnt sich in einem Streifen bis zum oberen Rand des Mundes aus Haplorrhini behaarter, trockener Nasenspiegel bewegliche Oberlippe
• Gliederung der Altweltaffen Meerkatzenartige Menschenartige Gibbons Hominidae Zu den Hominidae gehören Ponginae (Orang-Utan) Homininae Zu den Homininae gehören: Gorilla Schimpanse Bonobo Mensch
• Unterschiede zwischen Menschenaffe und Mensch (16) Gang Mensch aufrechter Gang, biped Menschenaffe tetrapoder Gang, nur zeitweise Aufrichtung möglich Extremitäten Mensch: Beine 1/2 der Körperlänge, Arme kürzer als Beine Menschenaffe: Beine 1/3 der Körperlänge, Arme länger als Beine Hinterhauptsöffnung Mensch: in der Mitte des Schädels Menschenaffe: im hinteren Bereich des Schädels Ansatzstelle Wirbelsäule am Schädel Mensch: unten am Schädel → Gesicht zeigt beim aufrechten Gang nach vorne Menschenaffe: hinten am Schädel → Gesicht zeigt beim aufrechten Gang nach oben Gehirn beim Menschen deutlich größer Gesicht Mensch: flaches Gesicht, flache Schnauze, hohe Stirn, keine Überaugenwülste, Nasenbein, vorstehendes Kinn Menschenaffe: fliehende Stirn, Überaugenwülste, Augen zurückgesetzt, kein Nasenbein, vorstehende Schnauze Mimik Mensch: stark ausgeprägt Menschenaffe: nicht so stark ausgeprägt, Behaarung im Gesicht Zähne und Gebiss Mensch: V-förmiges Gebiss (parabolische Zahnreihe), Kiefer kurz und schmal, geschlossene Zahnreihe, kleine Eckzähne Menschenaffe: U-förmiges Gebiss, Kiefer kräftig und groß, Eckzähne groß, Affenlücke Wirbelsäule Mensch: doppelt-S-förmig Menschenaffe: C-förmig Brustkorb Mensch: breit und flach Menschenaffe: schmal und tief Becken Mensch: breit schüsselförmig, zum Tragen der Organe, vergrößerter Geburtskanal Menschenaffel: langgestreckt und schaufelförmig Beine Mensch: Hüftgelenke richten OS-Knochen vertikal aus OS-Knochen  leichte X-Form → Knie stehen nah beieinander unter dem Zentrum Beine können beim aufrechten Gang ganz durchgestreckt werden Menschenaffe: OS-Knochen gerade → Knie stehen weit auseinander → starkes Schwanken bei zweibeinigem Gang Beine können in aufrechter Körperhaltung nicht ganz gestreckt werden Fuß Mensch: große Zehe in einer Reihe mit den anderen → leistet Vorschub beim Gehen Wölbung zwischen Ballen und Ferse (Gleichgewicht, Federung, Stoßabfang) Menschenaffe: Fuß ähnlich wie Hand, große Zehe abstehend, gut zum Greifen Hand Mensch: Klemmgriff (zwischen Daumen und einem Finger) und Kraftgriff (ganze Hand) möglich Menschenaffe: nur Kraftgriff möglich Chromosomen Mensch: 23 Paare Menschenaffe: 24 Paare
• Prozesse die bei der Evolution des Menschen eine Rolle spielten - Übersicht aufrechter Gang Zunahme von Größe und Leistungsfähigkeit des Gehirns Veränderung des Kauapparats
• Entstehung des aufrechten Gangs Ausgangspunkt: vor 8-10 Millionen jahren kam es zu einem Rückgang der Regenwaldgebiete in Afrika (Gründe waren globale Abkühlung und große Weidegänger) Warum sich der aufrechte Gang entwickelte: verschiedene Hypothesen Uferhypothese Hominini suchten an Ufernähe nach Nahrung wenn man von oben auf die Wasser-OF blickt, reflektiert sie weniger und man kann besser auf den Grund sehen Auftrieb des Wassers unterstützte die Entwicklung des aufrechten Gangs Aasfresserhypothese Homonini ernährten sich u.a. von Aas um das Aas schneller zu finden, war es von Vorteil, wenn man sich im hohen Gras aufrichtet Weiterer Vorteil des aufrechten Gangs: man hat die Hände frei für andere Dinge
• Veränderungen am Skelett durch die Entwicklung des aufrechten Gangs Becken wird breiter und schüsselförmig um die Organe zu tragen Hüftgelenke bringen die OS-Knochen in eine vertikale Position OS-Knochen in leichter X-Form (Knie und Füße nah beieinander unter dem Zentrum des Körpers) Zehe rückt nach vorne in eine Reihe mit den anderen Zehen (Schubkraft beim Gehen) Gewölbe zwischen Ballen und Ferse (Federung, Stoßdämpfung, Gleichgewicht) Beine können ganz durchgestreckt werden WS doppelt s-förmig Hinterhauptsloch mittig am Schädel, Augen blicken nach vorne Verkleinerung des Gesichtsschädels Vergrößerung des Gehirnschädels
• Nachteile des aufrechten Gangs man wird schneller von Feinden gesehen langsamere Fortbewegung als mit 4 Beinen Verengung des Geburtskanals (v.a. im Kombination mit der Zunahme des Schädelvolumens) höhere Belastung für die Gefäße (Krampfadern, Blutstau) heute: Rückenprobleme, da WS auf Gehen und nicht auf Sitzen oder Stehen ausgerichetet ist

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