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Artbildung durch Separation und Isolation

Lernziele

Wenn Sie diese Seite durchgearbeitet haben, sollten Sie

  • den Unterschied zwischen Mikro- und Makroevolution kennen,
  • den morphologischen und den biologischen Artbegriff unterscheiden können,
  • wissen, dass die Bildung neuer Arten in den Bereich der Makroevolution fällt,
  • zwischen allopatrischer und sympatrischer Artbildung grob unterscheiden können.
Abitur NRW

In folgenden Abituraufgaben aus den Jahren 2021 und 2022 spielen die Begriffe Artbildung und Isolationsmechanismen eine wesentliche Rolle:

Der Artbegriff

In der Biologie unterscheidet man viele verschiedene Artbegriffe. Die beiden bekanntesten sind der morphologische (oder typologische) Artbegriff und der biologische Artbegriff. Für die Evolutionsbiologie spielt eigentlich nur der biologische Artbegriff eine wichtige Rolle.

Nach dem morphologischen (oder typologischen) Artbegriff ordnet man alle Individuen, die das gleiche Aussehen (die gleiche Morphologie) haben, der selben Art zu.

Nach dem biologischen Artbegriff versteht man unter eine Art alle Individuen, die sich untereinander fruchtbar miteinander fortpflanzen können. Esel und Pferd sehen zwar ähnlich aus, bringen aber keine fruchtbaren Nachkommen hervor, sondern fertile Mischlinge (Maultier und Maulesel).

Weitere Einzelheiten zu den verschiedenen Artkonzepten finden Sie auf der entsprechenden Lexikonseite.

Aufgaben

  1. Lesen Sie die Lexikonseite "Artkonzepte" und nennen Sie dann die Vor- und Nachteile des morphologischen und des biologischen Artbegriffs.

  2. Erläutern Sie, wieso die Schaufelfußkröten des biologische Artkonzept in Frage stellen.

Mikro- und Makroevolution

Mikroevolution

Wie bereits im Abschnitt Selektion und Anpassung beschrieben, entwickelt eine Art im Laufe der Zeit immer bessere Angepasstheiten an ihre Umwelt, wenn die Umweltbedingungen über längere Zeit mehr oder weniger konstant bleiben (stabilisierende Selektion). Ändert sich die Umwelt langsam, so "läuft" die Art der Umwelt sozusagen hinterher, um gut angepasst zu bleiben (transformierende Selektion). Und unter bestimmten Bedingungen kann es auch zu einer divergierenden Selektion kommen.

Diese drei Arten der Selektion werden gern auch als Mikroevolution oder auch "Evolution innerhalb einer Art" bezeichnet. Der Industriemelanismus (Angepasstheit des Birkenspanners an helle bzw. dunkle Birken) ist das Musterbeispiel für Mikroevolution schlechthin.

Die Belege für das Vorkommen von Mikroevolution in der Natur sind so zahlreich, dass selbst eingefleischte Kreationisten die Mikroevolution nicht abstreiten. Bei Drosophila und anderen Insekten-Arten hat man Mikroevolutionsprozesse schon mehrfach experimentell ausgelöst und dokumentiert. Berühmt geworden sind auch die Beobachtungen des Forscherehepaars GRANT an den Galapagos-Finken auf den Galapagos-Inseln. Bei manchen Finken dauerte die Ausbildung anderer Schnabelformen aufgrund der Veränderung des Nahrungsangebots nur wenige Generationen.

Makroevolution

Unter diesem Begriff versteht man Evolution in größerem Maßstab - vor allem die Bildung von neuen Arten aus Vorgängerarten fällt unter diesen Begriff. Fragestellungen wie zum Beispiel "Stammen Mensch und Schimpanse von einem gemeinsamen Vorfahren ab?" gehören in den Bereich der Makroevolution, ebenso die Frage "Wer waren die Vorfahren der Wale und Delphine?" oder "Stammen alle Landwirbeltiere tatsächlich von Quastenflossern oder Lungenfischen ab?".

Die Makroevolution wird von Kreationisten abgelehnt. Sie sind - je nach Glaubensrichtung - der Meinung, dass Gott während der Schöpfung alle Arten, die heute noch leben, geschaffen hat, oder dass er sogenannte Stammarten geschaffen hat, die sich dann durch Mikroevolution zu den heute lebenden Arten entwickelt haben. Manche Anhänger des "intelligent design" und auch einige Biologen, die sich nicht dazu rechnen, wiederum glauben, dass die Evolution zwar im Prinzip so stattgefunden hat, wie es Darwin angenommen hat, dass aber "ein höheres Wesen" der Lenker dieser Evolution ist, mit dem Ziel, das am Ende der Mensch als "Krone der Schöpfung" entsteht.

Allopatrische und sympatrische Artbildung

Dieser Abschnitt beschäftigt sich mit einem Thema, das zwischen Mikroevolution und Makroevolution liegt. Wir wollen hier der Frage nachgehen, wie neue Arten entstehen können. Die beiden wohl bekanntesten Artbildungsmechanismen sind die allopatrische Artbildung und die sympatrische Artbildung.

Allopatrische Artbildung

Die allopatrische Artbildung verläuft in mehreren Schritten. Zunächst wird eine Population in zwei Teilpopulationen getrennt, und zwar so, dass der Genfluss zwischen den beiden Teilpopulationen unterbrochen wird.

Beide Populationen entwickeln sich nun unabhängig voneinander. In jeder Population treten andere Mutationen auf, und die unterschiedlichen Selektionsfaktoren, bedingt durch die unterschiedlichen Umweltbedingungen, führen schließlich zu einer divergierenden Evolution. Schließlich haben sich die beiden Populationen so weit auseinander entwickelt, dass eine fruchtbare Fortpflanzung zwischen Individuen der beiden Populationen nicht mehr möglich ist: Es haben sich zwei neue Arten gebildet. Einzelheiten dazu finden Sie auf den Spezialseiten "Allopatrische Artbildung" und "Isolationsmechanismen".

Sympatrische Artbildung

Unter diesem Fachbegriff versteht man eine Bildung von zwei Arten, ohne dass vorher eine räumliche bzw. physikalische Trennung stattgefunden haben muss. In den Anfangszeiten der Evolutionsbiologie bezweifelten viele Wissenschaftler, dass es so etwas wie sympatrische Artbildung überhaupt gibt. Wie soll das geschehen? Wie sollen sich zwei Arten bilden, wenn die Individuen der Population ständig Gelegenheit haben, sich miteinander zu paaren und so den Genfluss aufrecht zu erhalten?

Heute finden sich aber immer mehr Hinweise für eine sympatrische Artbildung. Einzelheiten dazu erfahren Sie auf meiner Spezialseite "Sympatrische Artbildung".