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Generationswechsel

Generationswechsel

Sowohl die sexuelle als auch die asexuelle Fortpflanzung haben ihre Vor- und Nachteile. Demnach ist es nicht verwunderlich, dass einige Arten zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung abwechseln. Durch diesen sogenannten Generationenwechsel verbinden sie die Vorteile beider Fortpflanzungsmöglichkeiten.

Generationswechsel – Erklärung

Treten abwechselnd geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung in verschiedenen Generationen einer Art auf, spricht an von einem sogenannten Generationswechsel. Diese Art von Fortpflanzung vereint die Vorteile beider Formen der Vermehrung.

Beim Generationenwechsel wechseln Organismen nach jeder Generation zwischen der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung ab.

Die Generationen können sich im Erscheinungsbild als auch in der Anzahl der Chromosomen unterscheiden.

Die Merkmale der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung auf einem Blick:

Ungeschlechtliche/Asexuelle FortpflanzungGeschlechtliche/Sexuelle Fortpflanzung
Die Nachkommen sind genetisch untereinander identisch → vorteilhafte Genkombinationen bleiben erhalten Zwei Gene desselben Allels → rezessive Mutationen kommen nicht zum Tragen Kein Wettbewerb zwischen zwei nützlichen Mutationen → können in einem Individuum vereint werden
Keine zeit- und ressourcenintensive Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen Produktion von Gameten und Entwicklung von Geschlechtsorganen ist sehr energieaufwändig → weniger Nachkommen
Keine zeit- und ressourcenintensive Suche nach Sexualpartnern Partnersuche, Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen ist sehr zeit- und ressourcenintensiv mind. zwei Geschlechter nötig → Problem bei geringer Populationsdichte
Keine Rekombination → kein Austausch an Erbinformation → keine neuen vorteilhaften Genkombinationen (Evolutionsprozess wird eingeschränkt) Rekombination des Erbguts → neue Genkombinationen → schnelle Anpassungsfähigkeit an ändernde Umweltbedingungen

Generationswechsels – Formen

Der Generationswechsel kann unterschiedlich ablaufen. Man unterscheidet zwischen heterophasischen und homophasischen Generationswechsel.

Homophasischer Generationswechsel

Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare der Generationen gleich. Alle Generationen sind entweder haploid (haplohomophasisch) oder diploid (diplohomophasisch).

Organismen mit homophasischem Generationswechsel: Quallen und Saugwürmer (z. B. kleiner Leberegel).

Heterophasischer Generationswechsel

Beim heterophasischen Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab. Durch Befruchtung verschmelzen die haploiden Zellen zu einer diploiden Zelle. Diese zwei haploiden Zellen stammen in der Regel von unterschiedlichen Individuen. Durch Meiose trennt sich die diploiden Zelle wieder zu haploide Zellen.

Organismen mit heterophasischem Generationenwechsel sind: Farne, Moose, Plasmodien (Malariaerreger).

Des Weiteren werden Generationswechsel danach differenziert, ob sich die Individuen der verschiedenen Generation im Erscheinungsbild unterscheiden.

Heteromorpher Generationswechsel

Beim heteromorphen Generationswechsel unterscheiden sich die Individuen der verschiedenen Generation in ihrem Erscheinungsbild. Die Unterschiede liegen hierbei häufig in Aufbau und Struktur.

Beispiele für Artengruppen mit heteromorphen Generationswechsel sind Farne und Laubmoose.

Isomorpher Generationswechsel

Man spricht von einem isomorphen Generationswechsel, wenn sich die Individuen der verschiedenen Generationen im Erscheinungsbild und dementsprechend im Aufbau und Struktur identisch sind.

Als Beispiel ist der Meersalat (Ulva lactuca) zu nennen.

Heterogener Generationswechsel (Heterogenie)

Ein gesonderter Generationswechsel der Tierwelt ist der sogenannte heterogene Generationswechsel. Auf eine oder mehrere Generationen, die sich eingeschlechtlich vermehren (Parthenogenese), folgt eine Generation, die sich bisexuell fortpflanzt.

Beispiele für Tiere, die einen heterogenen Generationswechsel haben, sind Wasserflöhe und Blattläuse.

Generationswechsels – Ablauf

Im folgenden Abschnitt lernst Du anhand von unterschiedlichen Beispielen kennen, wie verschiedene Generationswechsel ablaufen können.

Generationswechsel bei Farnen

Der Generationswechsel bei Farnen läuft heterophasisch ab. Wenn Du Dir die Blattunterseite eines Farnwedels anschaust, wirst Du feststellen, dass sich dort unzählig viele kleine braune Punkte befinden. Dies sind Sporen und dienen der ungeschlechtlichen Fortpflanzung der Farne.

Eine Spore wächst zu einem Prothallium heran, welches nur einige Millimeter groß ist. Das Prothallium wird auch Gametophyt genannt und ist haploid. Es produziert haploide Gameten (haploide Geschlechtszellen). Diese weiblichen und männlichen Gameten können verschmelzen und es entwickelt sich dann zu einem diploiden Sporophyt. Dieser Sporophyt wächst zu einer Farnpflanze heran.

Farne besitzen also einen heteromorphen und einen heterophasischen Generationswechsel.

Falls Dir der Begriff Gameten nicht geläufig ist oder Du eine kleine Auffrischung brauchst, dann schau doch gerne bei der entsprechenden Studysmarter Erklärung vorbei!

Generationswechsel bei Quallen

Die zu den Nesseltieren gehörenden Quallen wechseln sich in ungeschlechtlicher und geschlechtlicher Fortpflanzung ab und gehören zu den Lebewesen, die einen homophasischen Generationswechsel durchführen. Hierbei handelt es sich um eine besondere Form des homophasischen Generationswechseln. Dieser ist dreigegliedert.

Metagenese

Bei diesem dreigegliederten Generationswechsel folgt auf eine Generation mit zweigeschlechtlicher Fortpflanzung eine Generation mit ungeschlechtlicher Fortpflanzung, welche von einer weiteren Generation mit geschlechtlicher Fortpflanzung abgelöst wird. Diese Form des homophasischen Generationswechsels wird Metagenese genannt. Metagenese ist bei Quellen, Bandwürmern und Saugwürmern zu finden.

Ablauf bei Quallen

Das Entwicklungsstadium, welches wir im allgemeinen Sprachgebrauch als Qualle kennen, heißt Meduse. Die Meduse hat zwei Geschlechter. Diese können in zwei eigenständigen Individuen vorkommen oder beide in einem vereint sein (Zwittrigkeit).

In der folgenden Abbildung siehst Du den Entwicklungskreislauf von Quallen. Die Qualle entlässt zunächst Eizellen und Spermien in das Wasser. Dadurch kommt es zur Befruchtung (A). Eine kleine Larve, die sogenannte Planula, entsteht (B). Bei geeigneten Umweltbedingungen wächst die Planula am Boden fest und entwickelt sich zu einem Polypen (C). Dieser Polyp kann sich nur asexuell fortpflanzen.

Der Polyp bildet viele neue Tochterzellen aus, die sich wie Teller aufeinanderstapeln - eine Kolonie entsteht (D). Nach einiger Zeit konkurrieren die unzähligen Polypen miteinander um Nahrung und Platz. Dann fängt der Polyp an, sich durch Knospung fortzupflanzen (E). Der Polyp bildet viele kleine Knospen auf seiner Oberfläche aus.

Diese werden von der Oberfläche abgeschnürt und können vom Meeresstrom weggetragen werden (F). Diese Tochterzellen wachsen zu Larven, den Ephyren, und über mehrere Tage hinweg zu Quallen heran.

Der Generationswechsel der Qualle ist heteromorph und diplohomophasisch.

Generationswechsel bei Moosen

Moose und Farne teilen sich den gleichen Entwicklungszyklus - den heterophasischen Generationswechsel. Anders als bei den Farnen ist der Gametophyt aber die eigentliche Moospflanze. Die Moospflanze ernährt sich photoautotroph und ist haploid.

Photoautotrophe Ernährung bedeutet, dass die Individuen durch Fotosynthese Nährstoffe und somit Energie generieren.

Die haploiden Sporen entwickelt sich zu einem Protonema. Durch Knospung entsteht daraus die Moospflanze. Die Moospflanze bildet Geschlechtsorgane, die Gametangien, aus. Die männlichen Geschlechtsorgane werden Antheridien genannt, die weiblichen Archegonien. Aber was ist Knospung eigentlich genau?

Als Knospung wird die ungeschlechtliche Vermehrung bei verschiedenen Lebewesen bezeichnet. Dabei schnüren sich Auswüchse ab, welche neue Lebewesen bilden.

In den Geschlechtsorganen werden die haploiden Gameten gebildet. Die männlichen Spermatozoiden müssen aktiv zu den Archegonien schwimmen. Dies geht nur mit der Hilfe von Wasser. Für Moose, die nicht in oder in der Nähe eines Gewässers leben, helfen Regenwasserspritzer, um die Spermatozoiden zu transportieren. Ist das Spermatozoid angekommen, befruchtet es die Eizelle im Archegonium.

Die befruchtete Eizelle entwickelt sich zu einem diploiden Sporophyten. Der Sporophyt ist für immer mit dem Gametophyten verbunden. Er nutzt den Gametophyten, um an Wasser und Nährstoffe heranzukommen.

An der Spitze des Sporophyts befindet sich die Sporenkapsel, auch Sporangium genannt. In dieser entstehen durch Meiose haploide Sporen. Sobald die Sporen reif sind, öffnet sich die Sporenkapsel und die Sporen können sich verteilen. Aus diesen Sporen entwickeln sich dann die Protonemen und der Zyklus beginnt von Neuem.

Generationswechsel – Das Wichtigste

  • Beim Generationenwechsel wechseln Organismen nach jeder Generation zwischen der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung ab.
  • Beim heterophasischem Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab.
  • Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare durch die Generationen hindurch gleich.
  • Unterscheiden sich die Generationen in Aufbau und Struktur, spricht man von einem heteromorphen Generationswechsel.
  • Lassen sich die beiden Generationen äußerlich nicht unterscheiden, spricht man von einem isomorphen Generationenwechsel.
  • Beim heterogenen Generationswechsel folgt auf eine oder mehrere Generationen, die sich eingeschlechtlich vermehrt, eine Generation, die sich zweigeschlechtlich fortpflanzt.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Generationswechsel

Der Generationswechsel bei Moosen ist der Wechsel zwischen asexueller und sexueller Fortpflanzung nach jeder Generation. 

Wenn ein Organismus nach einer Generation von der asexuellen zur sexuellen (oder umgekehrt) Fortpflanzung wechselt, spricht man von einem Generationswechsel.

Beispiele für Pflanzen mit Generationswechsel sind Moose und Farne.

Moose und Farne können sich sowohl asexuell als auch sexuell vermehren.

Finales Generationswechsel Quiz

Frage

Definiere "Generationswechsel".

Antwort anzeigen

Antwort

Beim Generationenwechsel, wechseln Organismen nach jeder Generation zwischen der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung ab. 

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch? Bei jedem Organismus welches sich asexuell und sexuell fortpflanzen kann, liegt ein Generationswechsel vor.

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Antwort

Nein

Frage anzeigen

Frage

Welche Vorteile der asexuellen und sexuellen Fortpflanzung werden durch den Generationswechsel verbunden?

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Antwort

Vorteile der asexuellen Fortpflanzung

  • die Nachkommen sind untereinander identisch  vorteilhafte Genkombinationen bleiben erhalten
  • keine zeit- und ressourcenintensive Entwicklung und Aufzucht der Nachkommen 
  •  keine zeit- und ressourcenintensive Suche nach Sexualpartnern

Vorteile sexuelle Fortpflanzung

  • zwei Gene des selben Allels rezessive Mutationen kommen nicht zum tragen
  • kein Wettbewerb zwischen zwei nützlichen Mutationen können in einem Individuum vereint werden
  • Rekombination des Erbguts  neue Genkombinationen  schnelle Anpassungsfähigkeit an ändernde Umweltbedingungen

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter einem heteromorphen Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Beim heterophasischen Generationswechsel unterscheiden sich die beiden Generationen in ihrem Aufbau und ihrer Struktur.

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter einem isomorphen Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Beim isomorphen Generationswechsel lassen sich die beiden Generationen nicht durch das Äußere unterscheiden.

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch? Ein Generationswechsel kann nur heteromorph oder heterophasisch sein.

Antwort anzeigen

Antwort

Falsch

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch?

Ein Generationswechsel kann nur isomorph oder heteromorph sein.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch?

Ein Generationswechsel kann homophasisch und heteromorph sein.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Richtig oder falsch? Ein Generationswechsel kann homophasisch und isomorph sein.

Antwort anzeigen

Antwort

Richtig

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein Beispiel für einen Organismus mit isomorphem Generationswechsel.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Beispiel für einen isomorphen Generationswechsel ist der Meersalat (Ulva lactuca).


Frage anzeigen

Frage

Was ist der heterophasische Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Beim heterophasischem Generationswechsel wechseln sich haploide und diploide Generationen ab. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Organismen haben einen heterophasischen Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Algen

Frage anzeigen

Frage

Skizziere den Generationswechsel der Farne und beschrifte wichtige Entwicklungsstadien.

Antwort anzeigen

Antwort

Frage anzeigen

Frage

Skizziere

Antwort anzeigen

Antwort

...

Frage anzeigen

Frage

Der Generationswechsel der Moose ist...

Antwort anzeigen

Antwort

heterophasisch

Frage anzeigen

Frage

Wie unterscheidet sich der Generationswechsel der Moose und Farne?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei den Farnen ist die Farnpflanze der Sphorophyt, die Pflanze vermehrt sich asexuell.

Bei den Moosen ist die Moospflanze der Gametophyt, sie vermehrt sich sexuell. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Gametophyt?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Gametophyt ist das Entwicklungsstadium der Pflanze welches sich sexuell fortpflanzt. Es produziert Geschlechtszellen. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Sporophyt?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Sporophyt ist das Entwicklungsstadium der Pflanze welches sich asexuell fortpflanzt. Es produziert durch Zellteilung Sporen.

Frage anzeigen

Frage

Was ist der homophasische Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Beim homophasischen Generationswechsel bleibt die Anzahl der Chromosomenpaare durch die Generationen hindurch gleich. Alle Generationen sind entweder haploid (haplohomophasisch) oder diploid (diplohomophasisch). 

Frage anzeigen

Frage

Beispiele für Organismen mit homophasischem Generationswechsel sind...

Antwort anzeigen

Antwort

Quallen

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Metagenese?

Antwort anzeigen

Antwort

Unter Metagenese versteht man den Generationsnwechsel der Metazoa.

Frage anzeigen

Frage

Der Generationswechsel der Quallen ist...

Antwort anzeigen

Antwort

homophasisch

Frage anzeigen

Frage

Skizziere

Antwort anzeigen

Antwort

 ...

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter einem heterogenen Generationswechsel?

Antwort anzeigen

Antwort

Wenn auf eine Generation die sich eingeschlechtlich vermehrt, eine Generation die sich sexuell fortpflanzt folgt, spricht man vom heterogenen Generationswechsel.


Frage anzeigen

Frage

Nenne zwei Beispiele für Organismen mit heterogenem Generationswechsel.

Antwort anzeigen

Antwort

  1. Wasserflöhe
  2. Gallwespen
  3. Blattläuse

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