Selektionsfaktoren sind abhängig von der Umwelt. Sie beeinflussen die Entwicklung der Evolution sowie die Ausbreitung einer Spezies. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Fitness bzw. der Fortpflanzungserfolg einer Art. Die Fitness eines Individuums definiert das Maß für die Anpassung an Umwelteinflüsse. Je "fitter" eine Art ist, desto mehr Nachkommen können produziert werden. Deswegen wird auch von reproduktiver Fitness oder Darwin Fitness gesprochen.
Selektionsfaktoren in der Biologie
Bei Selektionsfaktoren handelt es sich um Umweltfaktoren, die die Fitness eines Individuums betreffen. Dabei können abiotische und biotische Selektionsfaktoren unterschieden werden.
Biotische Selektionsfaktoren werden zusätzlich in intraspezifische und interspezifische Faktoren unterteilt. Zudem üben die Selektionsfaktoren einen permanenten Druck auf die Entwicklung der Arten aus – den sogenannten Selektionsdruck. Dieser kann sowohl positiv als auch negativ sein.
In diesem Zusammenhang fällt oft der Ausdruck "Survival of the fittest". Das bedeutet übersetzt so viel wie: "Überleben der Angepasstesten".
Biotische und abiotische Selektionsfaktoren wirken gleichzeitig in einem Ökosystem. Die Populationen, die sich am besten an alle Einflüsse anpassen können, setzen sich am Ende durch. Man spricht auch von natürlicher Selektion.
Bei der natürlichen Selektion geht es um die Wechselwirkung zwischen den in einer Population vorhandenen Merkmalsausprägungen (Variabilität) und der Umwelt. Die natürliche Selektion bestimmt im Grunde, ob sich Merkmale langfristig durchsetzen können oder eben nicht.
Abiotische Selektionsfaktoren
Abiotische Selektionsfaktoren sind Selektionsfaktoren, die die unbelebte Umwelt betreffen.
Dazu zählen sowohl physikalische als auch chemische Einflüsse. Mögliche abiotische Faktoren sind:
- Lichtverhältnisse
- Temperatur
- Wasserversorgung
- Windverhältnisse
- Bodenbeschaffenheit
- Nährstoffe
Als chemische Einflüsse gelten Faktoren wie Schadstoffe (z. B. Stickstoffoxide, Feinstaub, Ozon etc.) oder auch Reinigungsmittel. Physikalische Einflüsse wären hingegen Aspekte wie elektromagnetische Felder oder die UV-Strahlung.
Abiotische Selektionsfaktoren Beispiele
Es folgen ein paar konkrete Beispiele für abiotische Selektionsfaktoren.
Selektionsfaktor: Temperatur
Individuen ein und derselben Tierart haben in kälteren Gebieten meist kürzere Körperanhänge als ihre Verwandten in wärmeren Gegenden. Körperanhänge sind z. B. Ohren, Nasen, Extremitäten oder der Schwanz eines Tieres. Dieses Phänomen wird in der Allenschen Regel zusammengefasst.
Ein Beispiel wären die Ohren bei Hasen. So hat der Polarhase, der in Grönland und Nordkanada lebt, deutlich kleinere Ohren als der kalifornische Eselhase, der in Kalifornien und in Nordmexiko beheimatet ist.
Abbildung 1: Vergleich kalifornischer Eselhase (links) und Polarhase (rechts)
Quelle: wikipedia.org
Neben der Allensche Regel gibt es noch die Bergmannsche Regel. Diese besagt, dass gleichwarme Tiere in kälteren Gebieten größer sind als ihre Verwandten in wärmeren Gegenden.
Ein Beispiel wäre der am Nordpol lebende Eisbär, der größer und schwerer ist als der in Südostasien vorkommende asiatische Schwarzbär.
Gleichwarme Tiere passen ihre Körpertemperatur nicht an die Umgebungstemperatur an.
Dazu zählen alle Vögel und Säugetiere.
Das Gegenteil zu gleichwarm ist wechselwarm.
Wechselwarme Tiere können ihre Temperatur an die Umgebungstemperatur anpassen.
Dazu zählen bspw. Schlangen und Fische.
Selektionsfaktor: Trockenheit
Der Mangel an Wasser, z. B. in Wüsten führte zur Entwicklung von Pflanzen, die einen sehr geringen Wasserverbrauch haben.
Stammsukkulenten können beispielsweise große Mengen Wasser speichern.
Selektionsfaktor: Wind
Die Kerguelen-Fliege lebt auf den Kerguelen, einer Inselgruppe im Indischen Ozean. Auf den Inseln ist es häufig sehr windig, was wiederum dazu geführt hat, dass die Fliegenart oft aufs offene Meer hinausgetrieben wurde. Mit der Zeit haben sich die Flügel der Kerguelen-Fliege zurückgebildet. Das mag wie ein Nachteil wirken, ist aber tatsächlich ein evolutionärer Vorteil, da die Art so ihr Überleben sichern konnte.
Biotische Selektionsfaktoren
Biotische Selektionsfaktoren sind Umweltfaktoren, die von anderen Lebewesen beeinflusst werden.
Dabei wird zwischen intraspezifischen (innerartliche) und interspezifischen (außerartlichen) Faktoren unterschieden.
Intraspezifische Selektionsfaktoren
Intraspezifische Selektionsfaktoren betreffen vorwiegend die Konkurrenz um Nahrung, Geschlechtspartner oder auch Jagdreviere. Es handelt sich dabei um eine Selektion innerhalb der eigenen Rasse.
Als ein Spezialfall der intraspezifischen Selektion zählt die sexuelle Selektion. Darunter versteht man die Auswahl von Paarungspartnern anhand bestimmter Merkmale. Bei Singvögeln wäre das der Gesang, bei Hirschen die Größe ihres Geweihs.
Bei der sexuellen Selektion ist auch häufig die Rede vom sogenannten Sexualdimorphismus. Dabei geht es um die äußerlichen Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Lebewesen einer Art. Das betrifft bspw. Größenunterschiede oder eine unterschiedliche Gefieder- oder Fellfärbung.
Interspezifische Selektionsfaktoren
Bei interspezifischen Selektionsfaktoren handelt es sich um Faktoren, die von außerhalb der eigenen Art beeinflusst werden. Dazu zählen bspw. Fressfeinde oder Parasiten. Aufgrund der sogenannten Jäger-Beute-Beziehung haben einige Spezies verschiedene Anpassungsmethoden entwickelt, um ihr Überleben zu sichern.
Der Fachbegriff für diese Anpassung lautet Adaption. Beispiele für die Adaption biotischer Selektionsfaktoren sind:
Koevolution
Die Koevolution beschreibt die wechselseitige Anpassung zwischen Lebewesen. So können sich Lebewesen, die über einen längeren Zeitraum miteinander interagieren, abhängig voneinander weiterentwickeln. Im Laufe der Evolution werden immer mehr Eigenschaften ausgeprägt, die dem jeweils anderen nützlich sein können und infolgedessen auch der anderen Spezies nutzen.
Beispiele dafür sind Bienen und Hummeln sowie diverse Pflanzenarten. Nektar und Pollen dienen den Insekten als Nahrung und die Pflanzen profitieren durch die Bestäubung der Tiere.
Symbiose
Symbiose beschreibt das Zusammenleben verschiedener Arten zum gegenseitigen Nutzen, ohne dabei einander zu schaden. Das Gegenteil zur Symbiose ist der Parasitismus.
Ein Beispiel für eine Symbiose wären die Darmbakterien des Stammes Escherichia coli und der Mensch. Die Bakterien leben im Dickdarm des Menschen – und auch bei vielen Tierarten. Allerdings lösen sie, im Gegensatz zu anderen Darmbakterien, keine Krankheiten aus.
Stattdessen sorgen die Bakterien für eine gute Darmflora, da sie unter anderem mit zur Zersetzung von Kohlenhydraten und Eiweißen beitragen. Außerdem wehren sie andere Krankheitserreger ab.
Es gibt jedoch viele verschiedene E. coli Stämme und nicht alle von ihnen sind gut für den Körper. Häufig lösen die Erreger Darmerkrankungen aus. Treten sie an anderen Stellen als im Dickdarm auf, können sie auch eine Vielzahl an anderen Krankheitsbildern hervorrufen (z. B. Wundinfektionen oder Hirnhautentzündungen).
Mimikry
Mimikry, oder auch Scheinwarntracht, bezeichnet die Nachahmung einer giftigen, wehrhaften Spezies, um sich selbst vor Fressfeinden zu schützen. Dabei kann es sich um ein vererbtes oder ein erlerntes Verhalten handeln.
Ein Beispiel für den Mimikry-Effekt wäre die Schwebfliege. Diese hat ein ähnliches Aussehen wie die Wespe, ist aber harmlos.
Abbildung 2: Vergleich Schwebfliege (links) und Wespe (rechts)
Mimese
Mimese ist der Ausdruck für die Anpassung einer Art an seine Umwelt. Viele Tiere sind durch eine entsprechende Färbung oder Musterung an ihre Umwelt angepasst.
Beispiele dafür sind wandelnde Blätter, Feldhase, Frosch oder das Chamäleon.
Abbildung 3: Mimese am Beispiel Chamäleon
Quelle: pixabay.com
Selektionsfaktoren am Beispiel des Birkenspanners
Der Industriemelanismus beschreibt das Phänomen, dass in Industriegebieten bevorzugt dunkel gefärbte Mutationen vieler Insekten- und Spinnenarten auftreten. Entstanden ist dieser Effekt erstmals während der Industrialisierung. Das bekannteste Beispiel für den Industriemelanismus ist der Birkenspanner.
Der Birkenspanner ist eine Schmetterlingsart aus der Familie der Spanner und kommt in Europa vor. Von ihm existieren zwei verschiedene Formen, eine helle und eine dunkle. Normalerweise war die helle Form besser an die Farbe der Birken angepasst. Durch die Industrialisierung und die damit einhergehende Luftverschmutzung wurde jedoch die Rindenfarbe der Birken dunkler.
Dadurch war dann der dunklere Birkenspanner besser angepasst und die Population des weißen Spanners in diesen Gebieten ging zurück. Dieser Vorgang nennt sich natürliche Selektion.
Abbildung 4: Heller und dunkler Birkenspanner
Quelle: wikipedia.org
Künstliche Selektionsfaktoren
Künstliche Selektionsfaktoren gehen nicht auf Umwelteinflüsse zurück, sondern sind – wie es der Name bereits sagt – künstlich erschaffen. In der Regel geht es dabei um vom Menschen geschaffene Faktoren, wie z. B. bei der Zucht von Haustieren.
Selektionsfaktoren - Das Wichtigste
- Selektionsfaktoren sind umweltabhängig und beeinflussen die Entwicklung und die Ausbreitung einer Art.
- Das Maß für die Anpassung an Umwelteinflüsse wird als "Fitness" bezeichnet.
- Selektionsfaktoren werden in abiotische (nicht lebende) und biotische (lebende) Faktoren unterschieden.
- Biotische Faktoren teilen sich zudem noch in intraspezifische (innerartliche) und interspezifische (außerartliche) Selektionsfaktoren auf.
- Als Selektionsdruck wird der permanente Druck bezeichnet, den die Selektionsfaktoren auf die Entwicklung einer Spezies ausübt.
- Biotische und abiotische Selektionsfaktoren wirken gleichzeitig in einem Ökosystem. Die Populationen, die sich am besten an alle Umweltfaktoren anpassen können, setzen sich am Ende durch (= natürliche Selektion).
Nachweise
- Abb. 1 (links): Eselhase (Lepus californicus) (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lepus_californicus.jpg) von Thomas Schoch ist unter der Lizenz CC-BY-SA 3.0.
- Abb. 1 (rechts): Polarhase (Lepus articus) in Grönland (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lepus_arcticus_001100820_IMG_6991.jpg) von Michael Haferkamp ist unter der Lizenz CC BY-SA 2.0.
- Abb. 2 (links): Schwebfliege, in Schwebpause (https://www.flickr.com/photos/104342908@N08/26942977579) von Michael Mueller ist unter der Lizenz CC BY 2.0.
- Abb. 2 (rechts): Wespe auf Blatt (https://www.flickr.com/photos/96323831@N06/9547660465) von Sascha Kohlmann ist unter der Lizenz CC BY-SA 2.0.
- Abb. 3: Mimese am Beispiel Chamäleon (https://pixabay.com/de/photos/cham%C3%A4leon-reptil-tier-gr%C3%BCn-kopf-101106/) von Katja.
- Abb. 4: Biston betularia couple from normal and dark form, from Germany, Sachsen-Anhalt (https://de.m.wikipedia.org/wiki/Datei:Biston_betularia_couple.JPG) von Siga ist unter der Lizenz CC 4.0.
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