Adaptive Radiation
Entdecke, wie eine einzige Vogelart auf einer isolierten Insel zu 14 verschiedenen Finkenarten wird! Adaptive Radiation erklärt die Vielfalt des Lebens. Interessiert? Tauche ein in die faszinierende Welt der evolutionären Anpassung!
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Grundlagen zum Thema Adaptive Radiation
Adaptive Radiation – Biologie
Hast du dich schon einmal gefragt, was passiert, wenn eine bestimmte Vogelpopulation z. B. eine einsame Insel besiedeln würde, auf der es sonst keine anderen Tiere gibt? Und was im Laufe der Evolution mit dieser Population geschehen würde? Vielleicht hast du ja schon einmal davon gehört, dass die Galapagosinseln in Südamerika von einer Vielzahl an Finkenarten (Darwinfinken) bewohnt werden. Da diese ausschließlich auf den Galapagosinseln vorzufinden sind, bezeichnet man sie als Endemiten. Bei Untersuchungen der mitochondrialen DNA konnte man feststellen, dass die Finkenarten einer Stammart (= Gründerpopulation) entsprungen sein mussten. So entwickelten sich aus der ursprünglichen Stammart 14 verschiedene Finkenarten heraus. Im Folgenden wollen wir uns damit auseinandersetzen, wie sich die verschiedenen Finkenarten auf diesen einsamen Inseln entwickeln konnten. Dies ist nämlich ein klassisches Beispiel für eine adaptive Radiation. Doch was genau versteht man unter einer adaptiven Radiation?
Adaptive Radiation – Definition
In der Evolutionsbiologie bezeichnet man als adaptive Radiation die Auffächerung einer Art. Das bedeutet, dass sich aus einer wenig spezialisierten Art in einem kurzen evolutiven Zeitraum viele neue spezialisierte Arten bilden, die ganz unterschiedliche ökologische Nischen besetzen.
Gehen wir also von einer Vogelart aus, die auf eine unbesiedelte bzw. kaum besiedelte Insel kommt, dann wird diese Art innerhalb einer kurzen Zeit andere Nahrungsansprüche ausbilden oder andere Lebensräume besiedeln. Der Grund dafür ist, dass sie die einzige Tierart auf dieser Insel ist und dementsprechend in keinem Konkurrenzverhältnis zu anderen Tierarten steht. Dennoch herrscht eine innerartliche Konkurrenz, die der Grund dafür ist, dass sich nach einer gewissen Zeit spezialisierte Merkmale bei den Tieren der Stammpopulation ausbilden. Diese spezialisierten Merkmale sind das Ergebnis des Selektionsdrucks innerhalb der Stammpopulation. So sind z. B. die unterschiedlichen Schnabelformen der Finkenarten eine Anpassung (Adaption) an die verschiedenen Nahrungsquellen und damit Voraussetzung zur Besetzung ökologischer Nischen. Demnach entwickeln sich aus einer Stammpopulation bzw. Stammart viele neue spezialisierte Arten, da irgendwann kein Genaustausch mehr mit der Stammart stattfindet.
Zwischenfazit zur adaptiven Radiation
Wir halten fest: Eine adaptive Radiation kann nur stattfinden, wenn keine oder nur wenig Konkurrenz durch andere Organismen weiterer systematischer Gruppen bzw. zwischen mehreren Individuen einer Art besteht.
Ablauf der adaptiven Radiation am Beispiel Darwinfinken
Kommen wir zurück zu den Darwinfinken, die bereits am Anfang erwähnt wurden. Diese stellen ein klassisches Beispiel für die adaptive Radiation dar. Die Grundlagen der Evolutionstheorie Darwins wurden durch die genaue Beobachtung und Analyse der verschiedenen Finkenarten auf den Galapagosinseln gelegt. Diese Inseln sind durch Vulkanismus aus dem Meeresboden heraus entstanden, daher können sie nur von Organismen besiedelt werden, die über das Wasser oder über die Luft verbreitet wurden: vor allem Pflanzen, Insekten und Vögel.
Im Folgenden sind die Schritte der adaptiven Radiation genauer erklärt.
- Die Gründung der Stammpopulation: Durch Stürme kamen wenige Finken zufällig vom Festland auf die Galapagosinseln. Diese Finkenpopulation wird als Gründerpopulation bezeichnet. Im Laufe der Zeit vermehren sie sich auf der noch unbesiedelten Insel.
- Die geografische Isolation: Einige Finken besiedelten die Nachbarinseln. Dadurch wurde der Genfluss zur Stammpopulation unterbrochen.
- Die Einnischung: Auf den Nachbarinseln liegen andere ökologische Bedingungen vor. Da sich die Anzahl der Individuen im Laufe der Zeit erhöht, entwickelt sich eine starke innerartliche (intraspezifische) Konkurrenz. Aufgrund der Einnischung wird Konkurrenz zwischen den Arten vermieden. Dadurch dass unterschiedliche ökologische Nischen besetzt werden, entwickeln die Finken spezifische Merkmale: z. B. Schnabelformen, die an ihre jeweilige Nahrungsquelle angepasst sind.
- Die Radiation: Die Individuen haben unterschiedliche Ansprüche an die Umwelt, sodass sie nebeneinander existieren können, wenn sie zur Stammpopulation zurückkehren. So bildeten sich neue Arten. Aus der Gründerpopulation gingen auf den Galapagosinseln 14 sehr eng miteinander verwandte Finkenarten hervor. In dem unten stehenden Schema kannst du den Verlauf der adaptiven Radiation am Beispiel der Darwinfinken erkennen.
Weitere Beispiele für die adaptive Radiation
Bestimmt wusstest du schon, dass es in Australien Kängurus gibt. Aber wusstest du auch, dass dies eine Folge der adaptiven Radiation ist?
Der australische Kontinent spaltete sich vor circa 60 Mio. Jahren durch Kontinentaldrift von den anderen Kontinenten ab. Zu dieser Zeit gab es Beuteltiere und Säugetiere mit Plazenta, in Australien allerdings nur Beuteltiere. Dadurch konnten sie unterschiedliche ökologische Nischen besetzen. In allen anderen Teilen der Welt wurden jedoch die Beuteltiere verdrängt. Das Resultat der adaptiven Radiation sind mehr als 175 Beuteltierarten, darunter Kängurus, Wombats und Koalas.
Die adaptive Radiation findet meist dann statt, wenn ein Gebiet unbesiedelt ist und eine große Anzahl an ökologischen Nischen zu bieten hat. Weitere Beispiele sind die Dickblattgewächse der Pflanzengattung Aenonium auf den Kanarischen Inseln und die Buntbarsche in Ostafrika. Allerdings kann eine adaptive Radiation auch dann stattfinden, wenn das Gebiet bereits besiedelt war. Dies war der Fall bei der adaptiven Radiation der Säugetiere nach dem Aussterben der Dinosaurier. Es ist zu beachten, dass keine interspezifische, also zwischenartliche, Konkurrenz herrschte.
Transkript Adaptive Radiation
Hallo! Was glaubst du passiert, wenn eine bestimmte Vogelpopulation z.B. auf eine einsame Insel kommt, auf der es sonst keine oder kaum andere Tiere gibt? Was würde im Laufe der Evolution geschehen? Wir wollen uns in diesem Video genauer anschauen, wie sich eine Vogelart auf einer unbesiedelten Insel entwickeln würde. Das ist nämlich ein Beispiel für eine stattfindende adaptive Radiation. Und du wirst noch weitere interessante Beispiele kennen lernen, wo auf unserer Erde eine solche adaptive Radiation stattgefunden hat.
Aber zunächst müssen wir uns erstmal anschauen, was adaptive Radiation überhaupt ist. Adaptive Radiation heißt soviel wie „Auffächerung einer Art“ und das bedeutet, dass sich aus einer wenig spezialisierten Art in einem kurzen evolutiven Zeitraum ganz viele neue spezialisierte Arten bilden, die ganz unterschiedliche ökologische Nischen haben. Wenn wir mal bei der Vogelart aus der Einleitung bleiben, die auf eine unbesiedelte oder kaum besiedelte Insel gelangt, dann wird diese Art innerhalb von kurzer Zeit z.B. andere Nahrungsansprüche ausbilden oder andere Lebensräume besiedeln. Das kann auch sehr schnell geschehen, da ja keine große Konkurrenz zu anderen Vogel- oder Tierarten auf der Insel herrscht. Allein die innerartliche Konkurrenz zu den Vögeln der gleichen Art übt einen großen Selektionsdruck aus und führt dazu, dass sich bestimmte spezialisierte Merkmale, die z.b. bei der Futtersuche wichtig sind, ausbilden. Nach und nach entwickeln sich so viele neue spezialisierte Arten, da irgendwann kein Genaustausch mit der ursprünglichen Population mehr besteht. Adaptive Radiation findet aber demnach nur statt, wenn keine oder nur kleine Konkurrenz durch andere Organismen weiterer systematischer Gruppen besteht.
Soviel zur Theorie. Aber wo kann man eine solche adaptive Radiation finden? Sehr anschaulich ist das Beispiel der DARWINfinken auf den Galapagos-Inseln. Durch die Analyse und genauere Beobachtung der verschiedenen Finkenarten auf den Galapagosinseln wurden die Grundlagen der Evolutionstheorie DARWINs gelegt. Die Galapagos-Inseln sind vulkanischen Ursprungs und konnten daher nur durch Organismen besiedelt werden, die durch die Luft oder durch das Wasser verbreitet wurden. Das sind vor allem Pflanzen, Insekten und Vögel. Man kann sich leicht vorstellen, dass z.B. durch einen Sturm einige wenige Finken auf die Inselgruppe kamen. Diese Finkenpopulation nennt man Gründerpopulation. Im Laufe der Evolution entwickelten sich aus dieser Gründerpopulation 14 sehr eng miteinander verwandte Finkenarten, die alle von der Gründerpopulation abstammen. Diese Arten bildeten die unterschiedlichsten ökologischen Nischen. Beispielweise Finken mit breitem Schnabel, die sich hauptsächlich von Samen ernähren, oder Finken mit einem schmalen spitzen Schnabel, die Insekten fressen. Die Entstehung der verschiedenen Darwinfinken ist also ein Beispiel für adaptive Radiation. Ein weiteres Beispiel für adaptive Radiation findest du in Australien. Der australische Kontinent spaltete sich zusammen mit Südamerika von den übrigen Kontinenten durch Kontinentaldrift vor ca. 60 Mio. Jahren ab. Zu dieser Zeit gab es Beuteltiere und moderne Säuger mit Plazenta. In Australien waren zur Zeit der Abspaltung des Kontinents nur Beuteltiere; eine Konkurrenz durch höhere Säugetiere gab es nicht. Die Beuteltiere konnten in Australien also die unterschiedlichsten ökologischen Nischen besetzen. In allen anderen Teilen der Welt wurden die Landflächen von den modernen Säugern erobert und die Beuteltiere wurden dort verdrängt. Das Ergebnis dieser adaptiven Radiation in Australien sind mehr als 175 Beuteltierarten; dazu gehören die Kängurus, die Wombats und auch die Koalas.
Auch für Pflanzen gibt es Beispiele für adaptive Radiation. Beispielsweise besiedelten die verschiedensten Dickblattgewächse der Gattung Aeonium die kanarischen Inseln. Alle Arten haben die unterschiedlichsten Anpassungen an verschiedene Lebensräume und kommen heute fast überwiegend nur auf den kanarischen Inseln vor. Und weißt du, wo es noch zu adaptiver Radiation kam? Als gegen Ende der Kreidezeit die Dinosaurier ausstarben, blieben nur wenige der ursprünglich 34 Reptilienarten übrig. Auf diese Weise waren dann viele ökologischen Nischen nicht mehr durch Reptilien besetzt und es kam zur adaptiven Radiation der Säugetiere. Du siehst also, dass nicht immer ein noch nicht besiedelter Lebensraum für eine adaptive Radiation notwendig ist, auch ein Massensterben z.B. aufgrund einer klimatischen Veränderung kann dazu führen.
Du weißt jetzt, was geschieht, wenn eine Vogelpopulation als Gründerpopulation auf eine einsame Insel kommt. Durch adaptive Radiation kommt es zur Bildung vieler neuer Arten und die unterschiedlichsten ökologischen Nischen werden besetzt. Dies ist nur möglich, weil es in diesem betrachteten Lebensraum keine Konkurrenz durch andere Organismen gibt. Als Beispiele hast du die Darwinfinken auf den Galapagos-Inseln, die Beuteltiere in Australien und die Aeonium-Arten auf den kanarischen Inseln kennen gelernt. Und auch nach dem Massensterben der Dinosaurier kam es zu adaptiver Radiation der Säugetiere. Tschüss und bis zum nächsten Mal!
Adaptive Radiation Übung
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Erkläre, was man unter adaptiver Radiation versteht.
TippsÜberlege, wie der Begriff „Art“ im Bezug auf die Fortpflanzung definiert ist.
Die Beuteltiere in Australien besetzen unterschiedliche ökologische Nischen. Unter Ökologie versteht man die Wechselbeziehung zwischen Lebewesen und ihrer Umwelt.
LösungAls adaptive Radiation bezeichnet man die Aufspaltung oder auch Auffächerung einer wenig spezialisierten Gründerart in viele spezialisierte Arten, die untereinander keine fruchtbaren Nachkommen mehr zeugen können. Es findet also kein Genaustausch mehr statt.
Grundvoraussetzung für adaptive Radiation ist ein noch nicht besiedelter Lebensraum, in dem es nur zur innerartlichen Konkurrenz kommt. Dieser Selektionsdruck ist groß genug, um innerhalb kürzester Zeit eine Spezialisierung der Arten auf unterschiedliche ökologische Nischen hervorzurufen.
Eine ökologische Nische muss nicht unbedingt ein bestimmter Lebensraum sein, sondern kann auch durch andere Nahrungsansprüche entstehen. So haben sich zum Beispiel die Koalas in Australien auf die Nahrung Eukalyptus spezialisiert. Sie besetzen die ökologische Nische: eukalyptusfressend.
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Erkläre die Entstehung verschiedener Finkenarten auf den Galapagosinseln.
TippsÜberlege, welches Werkzeug Du nutzen würdest, um Samen zu knacken.
Innerartliche Konkurrenz liegt vor, wenn mehrere Individuen einer Art um Ressourcen konkurrieren.
LösungDie Galapagosinseln waren weitgehend unbesiedelt. Als die ersten Finken auf die Inseln kamen, gab es keine Konkurrenz durch andere Vögel und daher Nahrung im Überfluss. Unter solchen Bedingungen vermehrt sich eine Population sehr schnell.
Irgendwann gibt es jedoch so viele Finken, dass die Nahrung knapp wird. Hier wirkt dann die Selektion. Finken, die besonders gut an bestimmte Umweltbedingungen angepasst sind, zum Beispiel solche, die außer Insekten auch Samen fressen können, haben einen Vorteil und bilden eine ökologische Nische.
Im Laufe der Zeit haben sich so vierzehn verschiedene Finkenarten entwickelt, die sich in ihren Nahrungsansprüchen unterscheiden und daher koexistieren können. Manche Finken haben sehr breite Schnäbel, mit denen sich Samen knacken lassen, andere Arten hingegen haben schmale, spitze Schnäbel, die sich zum Fressen von Insekten eignen.
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Erläutere den Zusammenhang zwischen dem Massensterben der Dinosaurier und dem plötzlichen Anstieg der Artenvielfalt bei den Säugern.
TippsÜberlege, wodurch die Spezialisierung einer Art ausgelöst wird und was dafür gegeben sein muss.
Überlege, ob sich die Anzahl der Säugetiere auch vermehren könnte, wenn die Dinosaurier nicht ausgestorben wären.
LösungDurch das Massensterben der Dinosaurier, also der Reptilien wurden schlagartig viele ökologische Nischen frei, die vorher besetzt waren. Da sich die Säugetiere nach dem Massensterben der Reptilien sehr schnell vermehren konnten, stieg der Selektionsdruck innerhalb der Arten, so dass es zu einer Auffächerung der Arten, also zur adaptiven Radiation kam.
Neben den Reptilien existierten auch Säugetiere auf der Erde. Diese konnten nun die frei gewordenen Nischen nutzen. Das bedeutet, dass wenig spezialisierte Gründerpopulationen neue Lebensräume gefunden und sich an diese angepasst haben.
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Überlege, welche Auswirkung ein erneutes Austrocknen des Viktoriasees auf die Buntbarscharten hätte.
TippsVergleiche die geschilderte Situation mit dem Beispiel der Darwinfinken oder dem Schicksal der Dinosaurier am Ende der Kreidezeit.
Die meisten Mutationen geschehen zufällig.
LösungErinnere Dich an die Darwinfinken. Bei einem erneuten Austrocknen des Sees und dem Sterben vieler Buntbarscharten würden viel ökologische Nischen wieder frei werden. Es wäre denkbar, dass die übrig gebliebenen algenfressenden Barsche diese als Gründerpopulation wieder übernehmen und sich im Laufe der Evolution erneut spezialisieren und neue Arten entstehen.
Durch zufällige Mutationen könnten Fische entstehen, die wieder in der Lage sind, Schnecken zu knacken oder andere Fische zu fressen.
Ebenso gut könnten aber auch andere Fische die ökologischen Nischen besetzen und die Entwicklung der Buntbarsche stoppen.
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Unterscheide zwischen Beuteltieren und anderen Säugetieren.
TippsDie meisten Beuteltiere leben in Australien. Überlege, welche der gezeigten Tiere in Australien beheimatet sind.
LösungZu den bekanntesten Beuteltieren gehören das Känguru, der Koala und der Wombat. Diese Tiere leben in Australien. Es gibt auch ein paar Beuteltiere in Amerika, wie zum Beispiel das Opossum. Beuteltiere konnten sich dort verbreiten, wo es keine Konkurrenz durch andere Säugetiere gab, wie zum Beispiel in Australien. In anderen Teilen der Welt wurden die Beuteltiere von den anderen Säugetieren verdrängt.
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Beschreibe, was passieren würde, wenn man neue Finken vom Festland nach Galapagos brächte.
TippsErinnere Dich, welche Voraussetzungen für eine adaptive Radiation gegeben sein müssen.
Da man den Ablauf nicht konkret vorhersagen kann, gibt es nicht nur eine richtige Antwort.
LösungDie Festlandfinken entsprechen der ursprünglichen Finkenart, die früher per Zufall auf Galapagos gelandet ist. Aus dieser Art haben sich durch adaptive Radiation viele neue Arten gebildet, die freie ökologische Nischen besetzt haben. Eine Paarung mit diesen neuen Arten ist nicht mehr möglich.
Für die Festlandfinken würde es sehr schwierig werden zu überleben, da sie sehr viel schlechter angepasst sind als die Galapagosfinken. Sie könnten demnach aussterben, da die Konkurrenz sehr groß ist.
Eine adaptive Radiation der Festlandfinken würde es nicht geben, da hierfür ein unbesiedelter Lebensraum notwendig wäre.
Es könnte jedoch sein, dass einige der Festlandfinken noch eine freie Nische finden, in der es zumindest wenig Konkurrenz gibt, sich dort einnischen und überleben.
Mutation und Selektion – Anwendung
Die Entstehung von Arten
Mutation – Entstehung und Auswirkung
Natürliche Selektion – Selektionsfaktoren und Selektionstypen
Isolation – verschiedene Isolationsformen
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Gendrift – ein Evolutionsfaktor
Was bedeutet Anpassung?
Sexuelle Selektion
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Adaptive Radiation
Modifikationen – die Umwelt beeinflusst den Phänotyp
Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren
Rekombination der Chromosomen – Entstehung vielfältiger Individuen
Darwin und die Entstehung der Arten – Es war einmal Forscher und Erfinder (Folge 15)
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Hallo Marion,
die Darwinfinken sind das Lehrbuchbeispiel für die Adaptive Radiation.:) Es gibt aber auch zahlreiche andere Beispiele für diesen Prozess. Ein relativ aktuelles Beispiel sind die Buntbarsche in afrikanischen Seen. Sie zählen zu den artenreichsten Fischfamilien und sind hochspezialisiert und angepasst an unterschiedliche Lebensräume. Die adaptive Radiation wurde mehr als nur einmal belegt und ist also kein Zufall. :)
LG
kann diese darwinfinken nich mehr sehen, vielleichts wars ja nur zufall, weil dieser einmalige vorfall immer wieder genannt wird