Evolutionsbiologie
Evolutionsfaktoren
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Isolationsmechanismen verhindern eine Fortpflanzung. Was eine Isolation ist und welche Isolationsmechanismen es gibt, erklären wir dir hier anhand von Beispielen. %Um das Thema noch schneller zu verstehen, ist unser kurzes Video dazu genau das Richtige für dich!

Isolationsmechanismen einfach erklärt

Unter dem Begriff Isolation verstehst du allgemein eine „Abtrennung“ oder „Abkapselung“. Auch in der Biologie gibt es eine Isolation. 

Hier verhindert Isolation als Evolutionsmechanismus die Fortpflanzung oder die Bildung lebensfähiger Nachkommen zwischen verschiedenen Arten oder Populationen. Das nennst du auch reproduktive Isolation

Die Mechanismen, die eine Fortpflanzungsbarriere („Schranke“) bewirken, bezeichnest du als IsolationsmechanismenDie Heringsmöwe und die Silbermöwe haben zum Beispiel unterschiedliche Paarungs- und Nestbauzeiten (zeitliche Isolation) und haben somit keine Möglichkeit sich miteinander fortzupflanzen.

Isolationsmechanismen Definition

Isolationsmechanismen (auch: Reproduktionsbarrieren / Fortpflanzungsbarrieren) verhindern oder verringern den Genfluss / Genaustausch zwischen Individuen derselben Art oder einer anderen Art. Isolationsmechanismen können zur Evolution neuer Arten führen. 

Präzygotische und Postzygotische Isolationsmechanismen

Isolationsmechanismen können vor („prä“) oder nach („post“) einer Befruchtung auftreten. Deshalb unterscheidest du: 

  • Präzygotische Isolationsmechanismen und
  • Postzygotische Isolationsmeachnismen 

Bei der Befruchtung verschmilzt im Rahmen der geschlechtlichen Fortpflanzung die weibliche Eizelle mit der männlichen Spermienzelle. Die dabei entstehende Zelle ist die befruchtete Eizelle oder Zygote . So kannst du dir die Fachbegriffe präzygotisch und postzygotisch ganz einfach merken!  

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Befruchtung

Präzygotische Isolationsmechanismen

Präzygotische Barrieren kommen also vor der Befruchtung ins Spiel. 

Präzygotische Isloationsmechanismen

Präzygotische (progame) Isolationsmechanismen wirken vor der Befruchtung und verhindern, dass sich verschiedene Arten oder Populationen miteinander kreuzen. 

Sie können dabei in verschiedenen Isolationsformen vorkommen. Wichtige präzygotische Isolationsmechanismen erklären wir dir im Folgenden.

Mechanische Isolation

Eine mechanischen Isolation tritt auf,  wenn so große Unterschiede im Bau oder der Größe der Fortpflanzungsorgane (Kopulationsorgane) zwischen Individuen bestehen, dass eine Paarung nicht stattfinden kann.

Beispiele

  • Bestäubung bei Nelken: Nelkenblüten haben eine enge, lange „Blütenröhre“. Hier kann nur ein Schmetterling mit seinem langen Saugrüssel den Nektar erreichen. Die Bestäubung kann hier also nur durch den Schmetterling, aber nicht durch andere Insekten erfolgen. 
  • Paarung zwischen Zwergpinscher und Deutscher Dogge: Aufgrund der unterschiedlichen Körpergrößen ist eine Fortpflanzung zwischen den beiden Hunderassen sehr unwahrscheinlich. 
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mechanische Isolation

Zeitliche Isolation

Zu einer zeitlichen Isolation kommt es, wenn sich nah verwandte Arten zu unterschiedlichen Zeiten des Jahres (oder zu verschiedenen Tageszeiten) fortpflanzen. 

Beispiele

  • Grasfrosch / Teichfrosch: Die Paarungs- und Laichzeit des Grasfroschs ist von Februar bis März; beim Teichfrosch von April bis Mai / Juni.
  • Blühzeiten Orchideen: In einem Regenwaldgebiet kommen drei Orchideenarten vor, die an unterschiedlichen Tagen blühen. Da sie jeweils am selben Abend wieder verwelken, können sie sich nicht kreuzen.
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zeitliche Isolation

Ethologische Isolation (Verhaltensisolation)

Unter einer ethologischen oder verhaltensbedingten Isolation verstehst du unterschiedliche Verhaltensweisen, die eine Partnerfindung oder Paarung verhindern. 

Beispiele

  • Vogelarten Fitis und Zilpzalp: Beide Vogelarten sind sich äußerlich sehr ähnlich. Allerdings unterscheiden sie sich sehr stark in ihrem Balzgesang (Rufe, um einen Fortpflanzungspartner anzulocken). 
  • Leuchtsignale von Leuchtkäfern: Jeder Leuchtkäfer (Glühwürmchen) sendet Leuchtsignale aus, um das Weibchen anzulocken. Diese „Blinksignale“ sind für jede Art spezifisch. 
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ethologische Isolation

Ökologische Isolation (Habitatsisolation)

Jede Art bezieht ihre eigene ökologische Nische . Du verstehst unter einer ökologischen Nische die Gesamtheit aller Umweltfaktoren  , die ein Organismus zum Überleben, Ausbreiten und Fortpflanzen braucht. So können zwei Arten oder Populationen zwar im selben Gebiet leben, aber unterschiedliche Ressourcen nutzen. Dadurch besteht keine Möglichkeit der Paarung. 

Beispiel: 

  • Darwinfinken : Manche Finken auf den Galapagosinseln ernähren sich von Insekten, während andere sich von Körnern und Beeren ernähren. Sie besetzen also unterschiedliche ökologische Nischen. 
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ökologische Isolation

Gametische Isolation

Bei einer gametischen Isolation können die Gameten – also die männliche Spermienzelle und die weibliche Eizelle – nicht zu einer Zygote verschmelzen. Das liegt daran, dass beide chemisch nicht kompatibel sind, also nicht zusammenpassen. 

Beispiel: 

  • Seeigel: Die Spermien von Seeigeln enthalten ein bestimmtes Protein (Bindin), das eine Rolle bei der Anheftung an die Eizelle spielt. Das Protein ist je nach Seeigelart spezifisch, sodass ihre Spermien immer nur an artgleiche Eizellen binden können. 

Geographische Isolation

Bei einer geographischen Isolation sorgt eine geographische Barriere für die Auftrennung einer Population in mindestens zwei Teilpopulationen. Dafür kann zum Beispiel ein See, Meer oder Gletscher die Ursache sein. Die Lebewesen haben also keine Möglichkeit mehr, sich zu begegnen und zu paaren. 

Das kann zur Bildung neuer Arten durch die sogenannte allopatrische Artbildung führen. Schau dir jetzt unser Video dazu an, um die Bildung neuer Arten durch eine geographische Isolation Schritt für Schritt nachzuvollziehen.

Zum Video: Allopatrische Artbildung
Zum Video: Allopatrische Artbildung

Postzygotische Isolationsmechanismen

Selbst wenn es zu einer Befruchtung zwischen zwei Arten kommt und eine Zygote gebildet wird, können noch die postzygotischen Isolationsmechanismen wirken. Somit verhindern sie also weiter eine dauerhafte Vermischung beider Arten.

Postzygotische Isolationsmechanismen

Postzygotische (metagame) Isolationsmechanismen sind erst nach der Befruchtung wirksam. Sie verhindern, dass sich lebensfähige oder fruchtbare Nachkommen entwickeln. 

Du zählst die postzygotischen Barrieren zur genetischen Isolation und unterscheidest vor allem diese Formen: 

  1. Verringerte Lebensfähigkeit der Zygote: Die entstandene Zygote stirbt bereits in einem frühen Entwicklungsstadium ab.
    Beispiel: Zygoten, die sich aus Keimzellen von Hasen und Kaninchen gebildet haben, sterben nach den ersten Zellteilungen. 

  2. Geringere Überlebenschance der entstehenden Lebewesen – auch Bastarde genannt. Zum Beispiel durch eine schlechtere Anpassung an die ökologischen Nischen der Eltern. Sie sind beispielsweise viel kleiner und schwächer und werden daher leichter von Räubern gefressen. 

  3. Unfruchtbarkeit (Sterilität) der entstehenden Lebewesen 
    Beispiel: Pferd und Esel können keine fortpflanzungsfähigen Nachkommen zeugen. Die entstehenden Maultiere oder Maulesel sind unfruchtbar (steril). 

Isolationsmechanismen Artbildung

Isolationsmechanismen sind also Mechanismen, die den Genaustausch zwischen Populationen verhindern. Bleiben sie dauerhaft bestehen, können sie dazu beitragen, dass aus einer Ursprungsart völlig neue Arten entstehen können. %Aber wie läuft  die Bildung neuer Arten überhaupt genau ab? Das erklären wir dir Schritt für Schritt in unserem Video! Schau vorbei! %Thumbnail Artbildung 

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