IV_EnstehungErde_Entwicklung_Evolution

ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines massenreichen Sterns am ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei welcher der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird

Die Leuchtkraft des Sterns nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, er wird für kurze Zeit so hell wie eine ganze Galaxie.

• stellare Nukleosynthese, die hauptsächnlich auf Kernfusion, in Sternen (Supernoven) enstehen

• Entstehung schwerster Elemente in Supernovae

• viel Energie wird dazu benötigt, bei 8 Sonnenmassen schreitet die Kontraktion sehr schnell voran, der Stern implodiert

• bei dieser Verdichtung wird eine große Menge an Gravitationsenergie freigesetzt mit Erhöhunng der Temperatur und sorgt damit für eine explosionsartige Ausweitung der möglichen Kernreaktionen im gesamten Sternvolumen. Diese Masse wird in den interstellaren Raum geschleudert.

primordinale Nukleosynthese: kurz nach dem Urknall enstehen leichte Elemente

• alte Sterne beinhalten nur ganz geringe Mengen der Metalle

• jüngere Sterne enthalten größere Mengen der Metalle

H und He(<Li) enstehen:

• durch H- und He-Gaswolken bildeten sich durch Anziehungskräfte erste Sterne. In diesen Sternen enstanden durch Fusionsprozesse scherere Elemente bis zur Masse 60 Eisen und Nickel. Hier endet die positive Energiebilanz der Fusionsreaktionen. Elemente mit größeren Massenzahlen als 60 können ohne stellare Brennprozesse nicht mehr entstehen!

Danach enstehen die nächst häufigsten Grundstoffe im Universum Kohlenstoff, Neon, Natrium und Magnesium gefolgt von Sauerstoff, Silicium, Phosphor und Schwefel

• vor 4,6 Mrd. Jahren

• ein leuchtender Himmelskörper formt sich aus einer riesigen Gaswolke. Um ihn kreisen zahllose Gesteinsbrocken

• vor 4,5 Mrd. Jahren

• Brocken klumpen zu Planeten-Vorläufern zusammen - darunter die junge Erde, die noch glühend heiß ist

Mond geht auf

• 4,5 Mrd. Jahren

Aus Regen wird ein Meer

• 4,2 Mrd. Jahren

• Erdvulkane speien Gase aus, darunter Wasserdampf

• Planet kühlt ab ➡️ Wolken ➡️ es regnet viele Millionen Jahre lang

• weltumspannender Urozean

• Entwicklung des Lebens

• Kontinente formen sich

• Mikroben entwickeln die Photosynthese

• Aus Erbgut wird vielschichtigeres Leben

• Genetische Zufälle

• Die Erde friert ein

• Entwicklung zwahlreicher Tierarten

• Spezies bevölkern das Land

• Entwicklung der Dinosauerier

• Dinosaurier sterben und neue Arten entstehen

• Entwicklung von Primaten zum Menschen

• Milliarden kleine Himmelskörper und Staubteilchen umschwirren die Sonne. Im Laufe von einigen zehntausend Jahren haben sich einige von ihnen zu größeren Gesteins- und Eisbrocken verklumpt, zum Teil einige hundert Kilometer groß. Aus einem dieser Körper wird nach vielen Millionen Jahren die Erde entstehen

• weder kugelförmig noch blau, stabilisierender Mond fehlt, Erde torkelt durchs All

• kahl und extrem heiß ➡️ Dauerbeschuss vagabundierender Gesteinsbrocken, Meere aus Lava ➡️ nimmt Gestalt eines glühenden Balls an

• Planet wächst, Schwermetalle wie Eisen und Nickel wandern in die Tiefe und bilden den gewaltigen Erdkern

• Erde rotiert wesentlich schneller als heute, wird erst durch den Mond gebremst

70 Mio Jahre nachdem die Sonne zum ersten Mal aufleuchtet ➡️ Kollision

• Himmelskörper (Masse des Mars) kracht mit 36 000km/h in den Planeten

• schräge Aufprall ➡️ Teile des Erdmantels werden weggerissen und ins All geschleudert ➡️ Gesteinswolke umkreist die Erde

• Wolke kühlt ab ➡️ Partikel werden geordneter und formen sich zu einer Scheibe ➡️ verklumpen zu größeren Brocken, dem Mond, der von der Erdanziehung auf einer dauerhaften Umlaufbahn gehalten wird

• Boden der Erde

• 10-20km Dicke oder Tiefe

• aus eher festem, spröden Gestein

• danach langsam ein fließender Übergang in den Erdmantel

• ab 30km Tiefe wird das Gestein durch hohen Druck und immer stärker ansteigende Temperaturen plastischer und verformbarer. Noch bis 120km Tiefe kann das Gestein aber auch spräde bleiben. Zusammen mit der Erdkruste wird dieser Bereich auch als Lithosphäre bezeichnet.

• obere Mantelbereich

  • 120 - 660km Tiefe

  • Asthenospäre

• untere Mantelbereich

  • = Übergangszone

  • 2900km tief

  • 2700 Grad Celsius

• Motor der die Oberfläche unserer Erde in ständiger bewegung hält

• im Erdmantel

• ähnlich wie Lava Lampe

  • in größeren Tiefen erhitzt sich Gesteinsmaterial im Erdinneren

  • steigt auf zur Erdkruste

  • kühlt dabei ab

  • versinkt wieder

• Kontinentalplatten bewegen sich dadurch

• Drift der Kontinente

• Auffaltung von Gebirgen

• Vulkanausbrüche

• D-Schicht:

  • Grenzschicht zwischen unterem Erdmantel und äußerem Erdkern

  • 200km dick

  • in 3000km Tiefe

  • 5000 Grad Celcius

  • Gestein wird flüssig

• besteht aus Nickel und Eisen

  • elektrisch leitend

  • Erdmagnetfeld

• reicht bis in 5150km Tiefe

• 3,5 Millionen bar Druck und 5000 Grad Celcius

  • Nickel und Eisen ➡️ feste rotierende Metallkugel

• Mittelpunkt der Erde: in 6378km Tiefe

• Hitze durch radioaktiven Zerfall von Elementen

• Motor für die Bewegungen im Erdinneren, für Erdbeben, Vulkanausbrüche

• 4,2 Mrd. Jahren

• Erdvulkane speien Gase aus, darunter Wasserdampf

• Planet kühlt ab ➡️ Wolken ➡️ es regnet viele Millionen Jahre lang

• weltumspannender Urozean

• 4 Mrd. Jahren

• erste lebende Zellen in den steinernden Wänden von kaminartigen Schloten in der Tiefsee

• Nachfahren dieser Mikroben: Bakterien und Archaeen

• 3,1 Mrd. Jahren

• Magma drängt aus dem Erdinneren an die Oberfläche und türmt sich nach und nach zu Inseln und schließlich zum ersten Kontinekt auf

• 2,7 Mrd. Jahre

• winzige Einzeller lernen, das Licht der Sonne einzufangen und können mit dessen Energie nun organsiche Verbindungen herstellen. Dieses Prinzip werden später die Pflanzen nutzen

• 2 Mrd. Jahren

• spezielle Mikroben (Eukaryoten) verpacken ihr Erbgut in einem Zellkern, ein entscheidender Schritt aud dem Weg zu vielschichtigeren Lebewesen

• 1,2 Mrd. Jahre

• aus Eukaryoten entwockeln sich durch genetische Zufälle mehrzellige Wesen. Sie sind die urahnen aller Pflanzen und Tiere

• 720 Mio. Jahren

• Das Klima wandelt sich dramatisch: Ein Eispanzer bedeckt zweitweilig fast den ganzen Planeten

• 540 Mio. Jahren

• nach dem Ende der Eiszeit

• Vertreter fast aller Stämme die es heute gibt

• 460 Mio. Jahren

• Pflanzen und Tieren gelingt es erstmals im Trockenen zu überleben, immer neue Spezies bevölkern die Landmassen

• 230 Mio Jahren

• dominieren mehr als 160 Mio. Jahre das Land

• 66 Mio. Jahren

• Asteroideneinschlag

• Stunde der Säugetiere

• 49 Mio Jahren

• Affenähnliche, intelligente Tiere entwickeln sich

• pflegen ihren Nachwuchs intensiv

• entfernte Vorfahren der Spezies Mensch

Hadaikum

• C-Isotopie mit Hinweis auf Leben

• chemische Evolution

Archaikum

• Mikroorganismen Fossilien

• Archaeen, Bakterien

• O2 in der Atmosphäre

• Cyanobakterien

• Photosynthese

Proterozoikum

• frühe Eukaryoten

Phanerozoikum

• Vielzeller

Känozoikum

• Wasser

  • 80-85% bei Pflanze

  • 70% bei Tieren und Bakterien

  • Nährstoff

  • Lösungsmittel: für Zellstreckung, Turgor

• Pflanze verliert 90% Wasser aufgrund der Transpiration

• Gewicht einer Pflanze kommt durch die Assimilation von CO2 aus der Atmosphäre (NICHT von Wasser oder Mineralstoffen)

• Pflanzen benötigen dazu noch 9 Makro- und 8 Mikronährstoffe

  • essentielle 17 Elemente

  • für Wachstum von Samen

  • ➡️ Pflanzen-Lebenszyklus

• werden in sehr geringen Konzentrationen benötigt

• 8 Mikronährstoffe:

  • Eisen

  • Chlor

  • Kupfer

  • zink

  • Mangan

  • Molybdän

  • Bor

  • Nickel

• Defizit kann Pflanze schwächen oder umbringen

• werden in großen Mengen benötigt

• 9 Makronährstoffe

  • Kohlenstoff

  • Wasserstoff

  • Sauerstoff

  • Stickstoff

  • Schwefel

  • Phosphor

  • Kalium

  • Calcium

  • Magnesium

Murchison-Meteorit: Teile davon wurden in Wasser übergeführt und es zeigen sich, dass in diesem Wasser Biomoleküle wie AS, Nucleotidbasen und Zucker zu finden waren, die im Gestein gewesen sein müssten

• Entstehung des Universums, Materie, Raum und Zeit

• Urknall

• vor 13,7 Milliarden Jahren

Chemischer Bau:

• Wasser (H2O) = Sauerstoff + 2x Wasserstoff (“Diwasserstoffmonoxid”)

• das Molekül ist gewinkelt (105 Grad)

• Sauerstoff zieht die freien Elektronen an sich ➡️ ausgeprägte Partialladungen ➡️ Dipol

• Sauerstoffatom in der Mitte der Pyramide, H-Atome an den gegenüberloiegenden Ecken ebenso wie die freien Elektronenpaare des Sauerstoffs

• Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen

• elektrische Dipolkräfte

• Van-der-Waals-Kräfte

• universelles Lösungsmittel

• Substrat im Zellstoffwechsel

• strukturelle Funktion

• Wachstumswasser

• Transpirationswasser

  
  

• Bewegung

• Energiewandel

• Stoffwechsel

• Wachstum

• Vermehrung

• Abiogenese

• Enstehung von Lebewesen aus organischen und anorganischen Molekülen auf der Urerde

• im Hädaikum vor ca. 4 Milliarden Jahren

• erstes Biomolekül auf der Erde

• Ära nach der Abiogenese, in der RNA dominierte

• Protobiont:

  • Vorläufer der (einzelligen) Lebwesen

• Lipidmembran, Proteine, Nukleinsäuren, einfache Energiegewinnung und Informationsübertragung

• vor 4 Milliarden Jahren: anaerob, hyperthermophil

• halophil

• chemolithoautotroph

• Last Universal Common Ancestor

• hypothetischer Zell-Urvorfahr

• im Archaikum

• hypothetische letzte gemeinsame Stammform aller heutigen zellulären Organismenarten

• Urlebewesen LUCA - 3500 Mio Jahre

• Chemische Evolution - 4000 Mio Jahre

• Enstehung des Mondes - 4500 Mio Jahre

• Enstehung der Erde - 4600 Mio Jahre

• Alles Lebendige besteht aus Zellen und alle Zellen entstehen aus bereits existierenden Zellen

  • Grundeinheiten des Lebens

    
    

Enstehung des ER

• frühe Procyte

  • hat keine Membranen (außer Plasmamembran)

• Plasmamembran faltet sich nach innen

• weitere Einstülpungen bilden ER (= abgetrenntes Kompartiment)

• endocytotisch aufgenommenes aerobes Bakterium

  • Mitochondrium

• endocytotisch aufgenommenes photosynthetisches Cyanobakterium

• genetisches Material des aufgenommenen Cyanobakteriums gelangt in Zellkern, Photosyntheseaktivität bleibt erhalten

  • Plastid-Chloroplast

• (Weiter) Entwicklung, Umwandlung, Höherenentwicklung

• Sonnensystem (4,6)

• Erde (4,5)

• Wasser auf der Erde (4 - 3,8)

• Leben (3,5), Prokaryota, Eukaryota Einzeller (1,5)

• Mensch (2,5 - 1,5 Mio Jahren)

• stammesgeschichtliche Entwicklung der Organismenarten

• erstes Leben auf der erde (vor ca. 3,5 Milliarden Jahren) ➡️ Prokaryota/LUCA

• Evolutionstheorie

  • Darwin

  • 1859

• Vererbungslehre

  • Mendel

  • 1865

• Isolation DNA-Molekül

  • Miescher

  • 1871

• Doppelhelix-Struktur der DNA

  • Watson, Crick, Wilkins, Franklin

  • 1953

• Human Genome Project

  • Entschlüsselung des menschlichen Genoms

  • 2003

• gemeinsame Abstammung

• alle lebewesen sind miteinander verwandt

• Selektion

• Lebewesen passen sich den Umweltbedingungen an

• Charles darwin

• homologe Strukturen

• grundsätzliche Übereinstimmung von Organen, Organsystemen, Körperstrukturen, physiologischen Prozessen und Verhaltensweisen zweier Taxa aufgrund ihres gemeinsamen evolutionären Ursprungs

• Ähnlichkeit der Strukturen von Organen, Proteinen, Genen oder Verhaltensweisen

• stammesgeschichtlich unabhängig enstanden

• kovergente Evolution (Kovergenz)

• Vererbung

• Züchtungsversuche an einer Vielzahl von Pflanzen 1871

  • Kreuzungsexperimente

• zwei Informationen in der DNA

  • dominat

1. Uniformitätsregel

   • Nachkommen reinerbiger Vorfahren (F1)

   • alle sehen gleich aus

   • Hybriden/Bastarde

2. Spaltungsregel

   • daurrauffolgende Generationen

   • bei dominant-rezessiver Vererbung im Verhältnis 3:1 aufgespalten

3. Unabhängigkeitsregel

   • besagt dass zwei P-Merkmale unabhängig voneinander an die F1 vererbt werden

• 1953: Doppelhelix Struktur der DNA

• Francis Crick und James Watson