Artenbildung

Die Tiere

In Deutschland gibt es im gleichen Gebiet zwei Heuschreckenarten, Chorthippus mollis und Chorthippus biguttulus, die für uns sehr ähnlich aussehen. Das Zirpen der Männchen beider Arten ist dagegen leicht zu unterscheiden. Das Zirpen entsteht durch Entlangstreichen des Sprungbein-Schenkels an der Ader eines Flügels.

Die Weibchen sind stumm. Die beiden Gehörorgane beider Geschlechter befinden sich jeweils seitlich am ersten Hinterleibsring. Die Geschlechtsreife der Tiere tritt nach der letzten Häutung, bei der auch die Flügel fertig entwickelt werden, auf. Die Eier werden im Herbst abgelegt. Danach sterben die Tiere ab, die Jungen schlüpfen im folgenden Jahr.

Einige Männchen zirpen oft und ausdauernd, andere kürzer und seltener oder fast gar nicht.
Die Männchen sitzen während des Zirpens auf hohen Kräutern, die Weibchen nähern sich ihnen in der Regel nur nachts. Hat das Weibchen ein Männchen erreicht, so betasten sie sich eine Weile mit den Fühlern, dann erfolgt die Paarung.

Beobachtungen / Untersuchungsergebnisse

a. Hält man in einem Terrarium Tiere beider Arten gleichzeitig, so kommt es nur zwischen Tieren der gleichen Art zu Paarungen.

b. Hält man in einem Terrarium ein Weibchen einer Art und ein Männchen der anderen Art zusammen, so kommt es nicht zur Paarung.

c. Hält man im Terrarium zwei Tiere zusammen, fixiert aber dem Männchen mit einem Tropfen Klebstoff die Flügel, so kommt es zur Paarung. Dabei ist es gleichgültig, ob das Weibchen zur eigenen oder zur anderen Art gehört.

d. Werden Chorthippus mollis und Chorthippus biguttulus gekreuzt, sind die Nachkommen fruchtbar. Das Zirpen der Hybriden stellt eine Mischung beider Gesänge dar.

Chordhippus mollis MP3 (Download 444KB)
Chordhippus biguttulus MP3 (Download 330KB)
Bastard MP3 (Download 385KB)

Die Tonbandaufzeichnungen wurden von Frau Dr. D. von Helversen und Herrn Dr. O. von Helversen zur Verfügung gestellt.

Aufgaben

1. Interpretieren Sie die Beobachtungen bezüglich des Verhaltens.

2. Interpretieren Sie die Beobachtungen unter Beachtung der besprochenen Evolutionsmechanismen.

3. Kann man das Untersuchungsergebnis in (d) als Modell für die Bildung neuer Arten ansehen?

Die Aufgabe wurde von Herrn Hartmut Birett entwickelt.

Sie eignet sich (nur) als mündliche Aufgabe.

Lösungshinweise:

Verschiedene Definitionen einer Art (Vorspann)

(1) Eine Art ist definiert durch eine genaue Beschreibung der morphologischen Merkmale des Lebewesens, wobei Belegexemplare in einem Museum zu finden sind (auch: Morphospezies).
Linné (um 1750) beschrieb 4 236 Tiere und etwa 14 000 Pflanzen.
Heute erfasst man zur Beschreibung einer Morphospezies auch physiologische und biochemische Merkmale.

(2) Eine Art ist darüber hinaus definiert durch die Beschreibung ihrer erblichen Verhaltensweisen und Umweltpräferenzen.

(3) Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die miteinander zeugungsfähige Nachkommen zeugen können. Sie sind eine natürliche Fortpflanzungsgesellschaft (auch: Biospezies).

(4) wie (3), aber ".. eine potentielle Fortpflanzungsgemeinschaft", da z.B. eine Fortpflanzung zwischen den Generationen einjähriger Lebewesen nicht möglich ist.

(5) Rassen sind Teilpopulationen einer Art, die sich in der Häufigkeitsverteilung ihrer Allele unterscheiden (auch: Gamodem).

(6) Es gibt - je nach vorliegenden Bedingungen - eine Mindestzahl der Individuen einer Fortpflanzungsgemeinschaft, die meist größer als die zur Fortpflanzung notwendigen Anzahl ist.. Die Mindestzahl ist notwendig, um den Platz in den Stoffwechselkreisläufen des Ökosystems zu sichern. D.h.: Arten sind die Kollektive von Lebewesen, die gemeinsam eine ökologische Nische unterhalten.
Dabei kann in jeder so gesehenen Nische nur genau eine Art vorkommen.
Diese Definition paßt auch zu Selbstbestäubern bei Pflanzen und Lebewesen mit Parthenogenese (diese auch Autodem genannt.)

Während man früher annahm, dass eine "Art" sich nicht verändert (das entsprach ja auch den damals möglichen Beobachtungen), ist mit den heute üblichen Methoden zu beobachten, dass sie sich verändern. Daraus ergibt sich eine Schwierigkeit der Definition des Begriffes. Eine Art ist etwas, was sich historisch verändert.
(Dabei ist es nicht nachprüfbar, ob Mitglieder einer "Art", die aber zeitlich viele Generationen auseinander liegen, sich überhaupt vermehren könnten. Wenn man dieses Phänomen berücksichtigen will, kann man von eventuell vorliegenden Chronospezien sprechen.)

Kreuzungen zwischen zwei Arten können zu sterilen oder zu fertilen Bastarden führen.
Es geht aber auch komplizierter.
Vereinfacht (!) dargestellt (genauer bei: R.Günther: Die Wasserfrösche Europas. Die Neue Brehm -Bücherei. Wittenberg, 1990):
Bei einer Paarung von Kleinen Wasserfrosch (W) mit dem Seefrosch (S) entsteht der Bastard Teichfrosch (T).
Paarungen von Teichfröschen (T x T) sind in der Regel nicht lebensfähig, d.h. der Weiterbestand der Teichfrösche gelingt nur in Mischpopulationen.
S x W = T oder S x T = T oder W x T = T. Man spricht dann beim Teichfrosch nicht von einer Art sondern von einem Klepton (Dieb). Es existieren diploide und triploide Tiere.
Auch bei Salamandern und Zahnkarpfen (nicht in Europa) sind Kleptons beobachtet worden.

Zur konkreten Aufgabe (Stichpunkte)

(1) Eltern im Vorjahr gestorben, also können Gesang Erzeugen oder Erkennen nicht gelernt sein.
Weibchen nähert sich, also gerichtetes Appetenz-Verhalten. Bei symmetrisch liegenden Ohren im Dunkeln möglich.
Fühlerkontakt dient eventuell ebenfalls der Erkennung. Er kann auch zufällig ohne Gesang auftreten. Da es zur Paarung kommt, liegt keine starre Handlungskette vor. Dann hier noch kein Unterschied zwischen C. m. und C. b.
Vorteile der stillen Männchen, falls Freßfeinde auch akustisch orten. Sie müssen aber in der Minderheit bleiben.

(2) Beide Genpools durch Verhalten isoliert. Erörterung der sonstigen Evolutionsmechanismen.

(3) Beide entstanden sehr wahrscheinlich aus einer Art. Allopatrische und sympatrische Artbildung erörtern.

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