Vorlesung 4 -> Beispielfragen

• Allopatrische Artbildung -> nach Mayr und Dobzhansky

• Sympatrische Artbildung -> nach Darwin

• Parapatrische Artbildung

• Peripatrische Artbildung

Definition:

=> Neue Arten entstehen, wenn eine Population durch physikalische Barrieren in zwei oder mehr isolierte Teilpopulationen getrennt wird. Genfluss zwischen Individuen wird unterbrochen.

• Isolation of distance: Je weiter zwei Populationen voneinander entfernt sind, desto unwahrscheinlicher ist der Genaustausch

  • Förderung genetischer Unterschiede + Bildung reproduktive Barriere

Physikalische Barrieren: physisches Hindernis

• Natürliche Barrieren: Gebirge, Flüsse, Meere, Wüsten, Gletscher -> geografische Barrieren

• Künstliche Barrieren: Straßen, Städte, Zäune, landwirtschaftliche Flächen -> durch Menschen geschaffen

Allopatrisch = Möwen

• Gemeinsame Vorläuferpopulation (Ausgangsart), die in Sibirien lebte

• Vorläuferpopulation breitete sich in verschiedene Regionen und Lebensräume entlang der Küstenlinien auf

  • Entlang der Küstenlinie Eurasiens

  • Entlang der Küstenlinie Nordamerika

    => geographisch isoliert durch Landmassen, Meere, große Entfernung)

=> Geographische Isolation und unterschl. Umweltbedingungen -> Bildung von regionalen Unterarten oder neuen Arten

=> Beiden äußersten Populationen (Silbermöwe und Heringsmöwe) treffen in Nordeuropa aufeinander -> reproduktive Barriere

Zusatz: “Ringart” -> Möwe

• Ursprungsart breitet sich über große geographische Distanz aus, dabei entstehen mehrere Populationen/neue Arten

• Populationen sind räumlich getrennt (Nachbarpopulationen sind fortpflanzungsfähig)

• bilden einen “Ring"/Kreis” -> Äußersten Populationen der “Struktur” treffen aufeinander (haben aber reproduktive Barriere)

Definition:

=> Entstehung neuer Arten, durch Abspaltung einer kleinen Gruppe von Individuen der Ursprungspopulation und anschließender Besiedlung in ein neues, oft isoliertes Gebiet.

=> Abgetrennte Gruppe unterliegt stärkeren genetischen Drift -> entwickelt sich stärker von Ursprungspopulation ab, was zu reproduktiven Barrieren führt

Wichtige Merkmale:

• Abgespaltene Gruppe sehr klein -> geringe genetische Vielfalt

• Gruppe repräsentiert nur kleinen Teil des Genpools der Urspungspopulation (Gründereffekt)

• Gruppe stärker von zufälligen Veränderungen betroffen (genetische Drift)

  
  

Zusatz:

Der Gründereffekt = genetischer Mechanismus, der erklärt, wie geringe genetische Vielfalt in kleinen Gründerpopulationen entsteht und welche Folgen das hat (Teil der peripatrischen Artbildung)

Die peripatrische Artbildung = evolutionärer Prozess, bei dem aus einer abgespaltenen Population durch genetische Drift, Anpassung und Isolation eine neue Art entsteht.

Peripatrisch = Darwin-Finken

• Kleine Population von Finken trennte sich von Ursprungspopulation auf dem Festland (wahrschl. Südamerika) und besiedelte ein neues, isoliertes Gebiet: Galapagos-Inseln

  => Vermutlich wurde nur 1x Insel erstmal besiedelt

  => Durch begrenzte genetische Vielfalt -> stärkerer Einfluss von natürlicher Selektion und genetischer Drift -> Beschleunigung in Artentstehung

Peripatrische Artbildung:

• Isolierte Population sehr klein und unterliegt daher starker genetischer Drift

  => führt dazu, dass sie sich schneller und stärker von der Ursprungspopulation unterscheidet, wodurch Entwicklung von reproduktiven Barrieren begünstigt wird

  
  

Allopatrische Artbildung:

• Populationen sind größer, genetische Drift wirkt langsamer (also Auswirkungen sind weniger spürbar)

  => Beide Populationen sind noch genetisch enger verwandt, wenn sie wieder in Kontakt kommen -> erhöht Hybridbildung

Definition:

=> Entstehung neuer Arten in benachbarten Gebieten, die nicht vollständig geographisch getrennt sind. Ökologische Unterschiede in den Habitaten der benachbarten Populationen führen zu selektiver Anpassung und genetischer Differenzierung (Unterschieden) + Bildung von Reproduktionsbarrieren.

Überlappungszone = Hybridzone -> mit Hybridisierung

• Ursprungsarten sind besser an Habitat angepasst als Hybride -> daher geringere Fitness der Hybride in beiden Habitaten

• Breiten sich deshalb nicht aus -> “stabile Hybridzonen”

Parapatrisch = Krähen in Europa

Ausgang:

Große Population in großem Gebiet -> Population bewohnte unterschiedliche Habitate

=> Unterschiedliche Lebensräume mit versch. Selektiondrücken -> förderte Entstehung neuer Arten (Rabenkrähe, Nebelkrähe)

Beteiligte Krähenarten:

• Rabenkrähe -> offene, trockene Landschaften: Felder, Wälder, Städte

• Nebelkrähe -> feuchtere, kühlere Lebensräume (Küstennähe)

• In vielen Teilen Europas geographisch benachbart -> Überschneidung der Lebensräume

=> Durch ökologische Isolation und wahrschl. sexuelle Selektion -> Unterbrechung des Genflusses -> Bildung reproduktiver Barrieren -> 2 neue Arten

Definition:

Entstehung neuer Arten innerhalb desselben geographischen Verbreitungsgebiets der Ursprungsart, ohne geographische Isolation. Die Trennung und Artbildung erfolgt aufgrund von genetischen, ökologischen oder verhaltensbedingten Unterschieden, die zu reproduktiven Barrieren führen. -> ausgelöst durch Evolutionsprozesse

Genetische Unterschiede: z.b. durch Mutationen

Ökologische Unterschiede: durch Nischenspezialisierung

• Individuen einer Population können beginnen, unterschiedliche ökologische Nischen zu nutzen z.B. durch Spezialisierung auf neue Ressourcen => führt dazu, dass Individuen bevorzugt mit anderen aus derselben Nische interagieren und fortpflanzen

Verhaltensbedingte Unterschiede: z.b. durch sexuelle Selektion

• Unterschiede im Paarungsverhalten kann dazu führen, dass bestimmte Gruppen innerhalb der Population sich nicht mehr miteinander paaren

Sympatrisch = Cichliden in Nicaragua

Beteiligte Arten:

• Amphilophus citrinellus

• Amphilophus zaliosus

Ausgangspunkt:

• Beide Arten: gemeinsame Ursprungspopulation -> aus Nicaragua-See (einheitliches Habitat)

• Population spezialisierte sich auf unterschiedliche Ressourcen (z.B. Nahrungswahl) und Lebensräume

• Spezialisierung -> führte zur ökologischen Isolation

• Mit der Zeit: genetische Differenzierung + reproduktive Barrieren -> Entstehung neuer Arten

  
  

Allopatrisch:

Neue Arten aufgrund von physikalischen Barrieren (Flüsse, Gebirge, Meere, Straßen) -> Unterbrechung des Genflusses

Peripatrisch:

Neue Arten aufgrund von Abspaltung einer kleinen Gruppe einer großen Urspungspopulation und Besiedlung eines neuen, isolierten Gebiets (z.B. Insel)

Parapatrisch:

Neue Arten aufgrund von ökologischen Unterschieden in Habitaten der benachbarten Populationen, die zurselektiver Anpassung und genetischer Differenzierung führen

Sympatrisch:

Neue Arten entstehen innerhalb desselben geographischen Gebiets wie Ursprungspopulation, oft durch genetische, ökologische oder verhaltensbedingte Unterschiede

1) Peripatrische Artbildung = Startpunkt

• Bereits beschrieben

=> Finken breiteten sich auf die Nachbarinseln aus und entwickelten sich zu versch. Arten -> adaptive Radiation

2) Allopatrische Artbildung (Ausbreitung)

• Nach Etablierung auf ersten Insel -> Finkenpopulation breitete sich auf andere Inseln des Archipels aus

  • Inseln durch geografische Barriere (z.B. Meer) getrennt -> Genfluss beider Populationen auf verschiedenen Inseln stark eingeschränkt/verhindert

    => Geografische Isolation + unterschl. ökologische Bedingungen + unterschl. Selektionsdrücke auf beiden Inseln -> “Anpassung an jeweilige Insel” -> Entstehung getrennter Arten

3) Sympatrische Artbildung

• Weitere Entstehung neuer Arten auf einzelnen Inseln

  
  

=> Populationen auf einer Insel können sich auf unterschiedliche ökologische Nischen spezialisiert haben

• Ressourcen sind begrenzt -> vorteilhaft, Ressourcen zu nutzen, die weniger umkämpft sind (z. B. Spezialisierung auf größere oder kleinere Samen, anstatt auf mittlere Samen)

  • Vermeidung von intraspezifischer Konkurrenz

  • Durch zunehmende Isolation der spezialisierten Gruppen )z.B. unterschl. Nahrungswahl) -> Aufbau reproduktiver Barrieren -> Entstehung neuer Arten

Prozess, bei dem sich aus einer ursprünglichen Art (oder Population) in relativ kurzer Zeit viele neue Arten entwickeln, Weil diese sich an unterschiedliche ökologische Nischen anpassen und neue Lebensräume besiedeln.

Beispiel: Darwin-Finken auf Galapagos-Inseln

Eine Gründerpopulation von Finken wanderte auf die Inseln, und über die Zeit entwickelten sich verschiedene Arten, die sich an unterschiedliche Nahrungsquellen und Lebensräume anpassten (z. B. unterschiedliche Schnabelformen für verschiedene Samenarten).

=> Artbildungsprozess kann unterschiedlich lang dauern, je nach Bedingung und Evolutionsmechanismus

Zwei Konzepte:

1) TFS -> Time for speciation

• beschreibt Zeitspanne von ersten Entwicklung von Barrieren bis zum Punkt an dem reproduktive Isolation zwischen Populationen/Arten vollständig etabliert ist

=> Aufschluss, wie schnell Arten durch Evolution auseinanderdriften

2)BSI -> biological speciation interval

• beschreibt durchschnittliche Zeitspanne zwischen zwei Artbildungsereignissen in einer phylogenetischen Linie