Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren 07:15 min
Transkript Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren
Hallo! Stell dir vor, ein Mann bekommt ein Handy. Er kann es aber nicht benutzen, weil seine Freunde und Verwandten kein Telefon haben. Das Handy liegt herum. Der Mann benutzt es vielleicht als Briefbeschwerer. Plötzlich schaffen sich aber seine Freunde und Verwandten Handys an. Er kann sein Handy nun benutzen.
Situationen dieser Art gibt es auch in der Biologie. Sie werden als Präadaptation bezeichnet. Die Präadaptation möchte ich dir genauer erklären.
Definition Prädisposition
Präadaptation bedeutet Voranpassung. Du kannst dafür aber auch den Begriff Prädisposition verwenden. Du weißt bereits, wie es bei Lebewesen zu Anpassungen kommt.
Ich wiederhole es kurz für dich: Durch zufällige, spontante Mutationen entstehen ständig neue Merkmale. Ein Merkmal kann sich je nach Umweltverhältnissen als vorteilhaft erweisen. Die Lebewesen mit diesem Merkmal können sich dann häufiger fortpflanzen und geben das Merkmal an ihre Nachkommen weiter. Das Merkmal tritt so immer häufiger auf. Eine Anpassung der Population ist erfolgt.
Definition Präadaption
Was ist nun aber eine Voranpassung?
Durch Mutationen können auch Merkmale auftreten, die bei den herrschenden Umweltverhältnissen keinen Vorteil oder sogar einen Nachteil bedeuten. Das kann z.B. eine dunkle Fellfarbe in einer hellen Umgebung sein.
Die Umweltverhältnisse können sich aber ändern. Durch Umweltverschmutzung könnte die Umwelt dunkler werden. Es ist möglich, dass ein unbedeutendes oder sogar nachteiliges Merkmal dann plötzlich einen Vorteil darstellt. Die dunkle Fellfarbe wird von Fressfeinden nicht mehr so gut gesehen. Da das Merkmal schon vorhanden war, bevor sich die Umweltverhältnisse geändert haben, bezeichnet man dies als Präadapation, eben “Voranpassung”.
Präadaptation ist also ein rein zufälliges Ereignis und wird nicht durch die umgebende Umwelt hervorgerufen. Die Ursache liegt vielmehr in der ungerichteten Kombinierbarkeit der Gene. Wie du sicher weißt, ist das Erbgut der Eltern nicht identisch mit dem ihrer Nachkommen. Das Erbgut wird neukombiniert und kann sogar Mutationen unterliegen. Es ist also veränderlich. Diese Neukombinationen oder Mutationen sind zufällig und ermöglichen eine Präadaptation.
Zur Präadapation zählen auch Merkmale, die Lebewesen vor Änderung der Umweltverhältnisse anders genutzt haben. Es kommt also zu einer anderen Nutzung nach Änderung der Umweltverhältnisse. Als typisches Beispiel für diese Art der Präadaptation möchte ich dir die Präadaptation des Borneo-Flugfrosches erklären.
Präadaption am Beispiel des Borneo-Flugfrosches
Der Borneo-Flugfrosch stammt von Fröschen ab, die ihre Häute zwischen den Zehen ausschließlich zum Schwimmen benutzen. Er selbst gehört zu den Ruderfröschen, die jetzt auf Bäumen leben.
Als sich seine Umwelt veränderte, wurde es trockener und die einzelnen Tümpel standen nicht mehr in Verbindung zueinander. Jedoch hatten die Vorfahren des Borneo Flugfroschs nicht nur Schwimmhäute zwischen den Zehen, sondern bis zum Ellenbogengelenk. Diese ehemals hinderliche Mutation wurde, als er zum Nahrungserwerb auf Bäume ausweichen musste, zum Vorteil.
Der Borneo-Frosch nutzt nämlich die Häute zwischen seinen Zehen zum Gleiten, wenn Gefahr droht oder er woanders Beute suchen muss. So kann er sehr große Strecken zwischen zwei Bäumen zurücklegen.
Nun fragst du dich vielleicht, warum das nicht einfach alle auf Bäumen lebenden Frösche tun? Wahrscheinlich wiesen die Vorfahren des Borneo-Flugfrosches zufällig noch einige andere Merkmale auf, die für das Gleiten durch die Luft vorteilhaft waren. Eine weitere Präadaptation also. Das könnte z.B. ein vergleichsweise leichter und flacher Körper sein und ein gutes Sehvermögen.
Den Vorfahren der Borneo- Flugfrösche gelang es, gegenüber anderen Fröschen mit großen Schwimmhäuten, also besonders erfolgreich die natürliche Auslese zu überstehen. So zählen sie heute zu den wenigen Fröschen, die ihre ehemaligen Schwimmhäute zum Gleitfliegen nutzen.
Ein weiteres Beispiel sind die Federn der Vögel. Fossilien belegen, dass bereits einige Dinosaurier Federn hatten, bevor es Vögel gab. Aus den gefiederten Dinosauriern haben sich die Vögel entwickelt. Sie benötigen die Federn heute aber auch zum Fliegen. Die Federn sind also eine Präadaptation.
Zusammenfassung Präadaption
In diesem Video hast du gelernt, was unter Präadaptation zu verstehen ist. Zufällig entstandene Merkmale die nicht aufgrund von Umweltverhältnissen entstanden. Die sich später aber durchsetzten da sich die Umwelt veränderte.
Die Häute des Flugfrosches oder die Federn der Vögel sind wie das Handy des Mannes am Anfang des Films: Die Merkmale wurden anders genutzt, so wie der Mann sein Handy als Briefbeschwerer nutzte. Als sich die Umweltverhältnisse änderten, erwiesen sich die bereits vorhanden Merkmale, wie Häute und Federn als vorteilhaft. Sie wurden anders gebraucht. So wie der Mann, der nun mit seinen Freunden und Verwandten telefoniert.
Tschüss und bis zum nächsten mal!
Videobeschreibung
In diesem Video wird dir erklärt, was Präadaptation bedeutet. Du lernst worin der Unterschied zwischen Anpassung und Voranpassung besteht und wirst du verstehen warum die Voranpassung zufällig auftritt. Außerdem wird dir der Begriff an zwei Beispielen, dem Borneo-Flugfrosch und den Federn der Vögel anschaulich erläutert.
Die Tutoren:
Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren
Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren Übung
Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Präadaptation – Voranpassung an Umweltfaktoren kannst du es wiederholen und üben.
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Definiere den Begriff Präadaptation.
Tipps
Prädispositionen beschreiben Eigenschaften, die erst unter veränderten Bedingungen vorteilhaft werden.
Lösung
Präadaptation bedeutet Voranpassung. Merkmale bei Individuen, die durch zufällige Mutationen entstehen, erweisen sich in der augenblicklichen Umwelt nicht immer als Vorteil. Durch die Veränderung der Umweltverhältnisse jedoch kann es sein, dass die unvorteilhaften Merkmale sich als vorteilhaft erweisen. Da diese Merkmalsausprägung schon vor der Umweltveränderung aufgetreten war, spricht man hier von einer Voranpassung.
Ein Beispiel sind die gefiederten Dinosaurier, aus denen dann die Vögel entstanden sind, die diese Federn zum Fliegen verwenden. Sie sind prädisponiert.
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Beschreibe den Ablauf der Anpassung von Populationen.
Tipps
Was muss geschehen, damit sich die Merkmale häufen?
Lösung
Durch zufällige Mutationen entstehen neue Merkmale. Diese Merkmale können sich als vorteilhaft, als nachteilig oder auch unbedeutend erweisen.
Merkmale, die den Individuen je nach herrschenden Umweltverhältnissen einen Vorteil verschaffen, bewirken, dass die Individuen durch Fortpflanzung diese Merkmale an die Nachkommen weitergeben. Die Merkmalsausprägung wird also vererbt und häuft sich in der Population.
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Erkläre den Fluktuationstest als Beispiel für eine Präadaptation.
Tipps
Die Ursprungsplatte enthielt kein Streptomycin.
Bakterien können nicht überleben, wenn ein Antibiotikum anwesend ist und sie keine Resistenz besitzen.
Lösung
Man spricht in diesem Fall von einer Prädisposition. Mit dem Fluktuationstest kann man zeigen, dass die Bakterien nicht erst durch den Kontakt mit Streptomycin eine Resistenz dagegen entwickeln, sondern bereits eine Streptomycinresistenz tragen.
Da das Verteilungsmuster der Kolonien bei allen Überstempelungen gleich ist, wird deutlich, dass durch Streptomycin nur die Bakterien selektiert werden, die das Allel für die Streptomycinresistenz tragen. Erst nachdem sich die Lebensbedingungen verändert haben (ein Nährboden mit Streptomycin), erlangten die Träger des Merkmals einen Selektionsvorteil.
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Beschreibe die Präadaptation am Beispiel des Birkenspanners.
Tipps
Wie wirkt sich die Veränderung der Umwelt auf die unterschiedlichen Birkenspanner aus?
Lösung
Der Birkenspanner ist ein prominentes Beispiel für die natürliche Selektion und die Präadaptation.
Durch eine zufällige Mutation, die die Bildung des Farbstoffs Melanin bewirkt, waren die dunkel gefärbten Birkenspanner lange Zeit im Nachteil und seltener anzutreffen als die weißen Birkenspanner. Durch die Veränderung der Umweltbedingungen veränderten sich auch die Lebensbedingungen der Birkenspanner. Jetzt waren die dunklen Birkenspanner besser angepasst und konnten sich häufiger fortpflanzen als die weißen Birkenspanner. Da es sich hier um eine Voranpassung handelt, waren die Birkenspanner prädisponiert.
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Erläutere die Präadaptation am Beispiel des Borneo-Flugfrosches.
Tipps
Auch bei der Brutpflege verhalten sich die Borneo-Flugfrösche anders: Sie legen ihren Laich (Eier) nicht ins Wasser ab, sondern in Schaumnestern an Blättern. So sind sie besser vor Fressfeinden geschützt.
Lösung
Die Borneo-Flugfrösche sind ein Naturspektakel und sehr interessant anzusehen, denn sie gleiten von Baum zu Baum und können so längere Strecken zurücklegen.
Da ihre Flughäute homolog zu den Schwimmhäuten anderer Frösche sind und bereits als Anpassung an das Leben im Wasser ausgebildet waren, stellen sie eine Präadaptation an das Gleitfliegen dar.
Heute sind sie in den Sundainseln in Südostasien vorzufinden. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Ruderfrösche auf Borneo näher mit den Fröschen des Festlands verwandt sind. Daher vermuten sie, dass sie Borneo über Landbrücken, die zwischen Insel und Festland entstanden sind, besiedelt haben.
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Erkläre die Wirkungsweisen der Selektion.
Tipps
Die aufspaltende Selektion ist für die Trennung von Populationen mitverantwortlich.
Lösung
Die natürliche Selektion gibt der Evolution eine Richtung. So kann der Selektionsdruck Anpassungen in verschiedene Richtungen ändern.
Die stabilisierende Selektion findet statt, wenn die Individuen einer Population sehr lange Zeit unter konstanten Lebensbedingungen leben. Hier sind Individuen mit extremer Merkmalsausprägung benachteiligt.
Die gerichtete Selektion findet statt, wenn die Individuen mit neu auftretenden Merkmalen begünstigt werden. Das kommt vor, wenn sich z.B. eine Population an neue Umweltfaktoren anpassen muss. Hier werden Individuen bevorzugt, deren Merkmale schon vorher am besten auf die veränderte Umwelt angepasst waren (Präadaptation) und Individuen, deren Anpassung besser für die neuen Bedingungen geeignet sind.
Die aufspaltende Selektion liegt vor, wenn die häufigsten Formen zurückgedrängt werden und zwei oder mehrere Phänotypen mit entgegengesetzten seltenen Merkmalen bevorzugt sind.
