Thema 4 Evolutie B5 Ontstaan van soorten

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Thema 4 Evolutie

B5

Ontstaan van soorten

De Galápagos-reuzenschildpad (Chelonoidis nigra) heeft zich miljoenen jaren kunnen handhaven op de Galápagos-eilanden, waar weinig roofdieren aanwezig waren. In deze roofdierarme omgeving ontwikkelden sommige schildpadden eigenschappen die hen hielpen energie te besparen en efficiënter te overleven.

Leg uit hoe door natuurlijke selectie het vermogen om snel te bewegen verloren kan zijn gegaan bij dieren, zoals de Galápagos-reuzenschildpad.

Criteria antwoord

Uit het antwoord moet blijken dat:

• Door mutatie individuen met een tragere voortbeweging zijn ontstaan / als gevolg van genetische variatie er ook dieren waren die zich trager bewogen. (1p)
• Er geen (natuurlijke) selectie was op snelle voortbeweging / dat langzame voortbeweging een selectievoordeel bood. (1p)
• De reden hiervoor is dat er weinig tot geen natuurlijke vijanden waren / dat langzame voortbeweging minder energie vergt (met als gevolg dat ze meer nakomelingen grootbrengen). (1p

De verandering van allelfrequenties in een populatie heet micro-evolutie. Macro-evolutie is het ontstaan van nieuwe soorten. In sommige gevallen kan micro-evolutie tot snelle veranderingen leiden, zoals bij de berkenspanner in Engeland (zie afbeelding 26). Deze van oorsprong lichtgekleurde mottensoort, ontwikkelde in de Engelse industriegebieden een donkere variant die minder opviel op de door roet donkergekleurde boomstammen. Toen de roetuitstoot van de industrie door milieumaatregelen sterk verminderde, nam de frequentie van de lichte variant weer toe. Andere soorten blijven miljoenen jaren vrijwel onveranderd. De degenkrab bijvoorbeeld ziet er nog hetzelfde uit als 360 miljoen jaar geleden (zie afbeelding 27).

Soms beïnvloedt een evoluerende soort een andere soort die daardoor ook evolueert. Dit verschijnsel heet co-evolutie. Als bijvoorbeeld door een mutatie in een plant een stof wordt gevormd die voor rupsen giftig is, is de plant resistent geworden tegen rupsenvraat. Door natuurlijke selectie blijven de resistente planten in leven en evolueert de soort. Het gevolg kan zijn dat bij de rupsen ook een natuurlijke selectie optreedt: alleen de rupsen die toevallig ongevoelig zijn voor de giftige stof blijven leven. Ook de rupsensoort is dan geëvolueerd. Bij plantensoorten waarvan de bloemen slechts door één soort insect worden bestoven, treedt vaak co-evolutie op.

Wat is een soort?

Wat is een populatie?

Wat is het verschil tussen het bottleneck en Founder effect?

Genetic drift

• Inteelt: Als de parende individuen beide een recessief gemuteerd gen van de voorouders hebben gekregen, kan dit gen bij de nakomelingen tot uiting komen (Aa x Aa --> aa)

• Genetic drift: Het verschijnsel dat in KLEINE populaties door toeval grote verschuivingen in allelfrequenties kunnen optreden.

Bijvoorbeeld: bottleneck effect/flessenhalseffect (calamiteit) of stichtereffect/foundereffect (vestiging).

Genetische variatie krijg je dus door: mutaties, selectiedruk, genetic drift en migratie

Foundereffect

Genetic drift doordat een klein deel van een populatie zich vestigt in een nieuw gebied.

Leerdoel B5

4.5.1 Je kunt manieren van reproductieve isolatie uitleggen.
    - door geografische verschillen.
    - door verschil in gedrag.

et ontstaan van een nieuwe soort is reproductieve isolatie nodig tussen populaties van dezelfde soort. Er vindt dan gedurende lange tijd geen voortplanting plaats en dus geen gene flow tussen de individuen van twee of meer populaties. Mutaties die in de ene populatie optreden, bereiken de andere populatie niet. Omdat de verschillende populaties door verschillen in de natuurlijke omgeving blootstaan aan een andere selectiedruk, zullen de mutaties die via voortplanting aan de nakomelingen worden doorgegeven ook verschillen tussen de populaties. In de loop van veel generaties kunnen de genetische verschillen tussen de populaties zo groot worden dat onderlinge voortplanting niet meer mogelijk is, of dat er bij onderlinge voortplanting geen vruchtbare nakomelingen ontstaan. Op dat moment zijn er verschillende soorten ontstaan.

Reproductieve isolatie kan op verschillende manieren plaatsvinden. Meestal is geografische isolatie van populaties de oorzaak van soortvorming, bijvoorbeeld door een bergketen, rivier of zee (zie afbeelding 33). Deze vorm van soortvorming noem je allopatrische soortvorming (Grieks: allos = ander, patra = vaderland). Geografische isolatie treedt ook op wanneer een deel van een populatie wordt meegevoerd naar een eiland waar deze soort tot dat moment niet voorkwam, bijvoorbeeld door een storm of via drijvende boomstammen.

Ontstaan van soorten

• Voor het ontstaan van nieuwe soorten, moet langere tijd geen uitwisseling van genen zijn: reproductieve isolatie

• Vindt in één populatie een mutatie plaats, dan komt die niet in de andere populatie. Na een tijdje zijn ze zó verschillend, dat het twee soorten zijn geworden.

• Reproductieve isolatie kan plaatsvinden door geografische isolatie (bv. een bergketen) --> allopatrische soortvorming.

Eilandtheorie

In het voorkomen van het aantal soorten op eilanden zag Darwin een wetmatigheid: 

- hoe groter het eiland, hoe meer soorten. 

- hoe verder van het vaste land, hoe minder soorten.

Na verloop van tijd ontstaat een evenwicht tussen immigratie en uitsterven.

De eilandtheorie beschrijft dus de biodiversiteit in relatie tot de grootte van een eiland (of een ander geïsoleerd ecosysteem) en de afstand tot het vaste land (of tot andere ecosystemen).

Een klassiek voorbeeld van allopatrische soortvorming is dat van de Darwinvinken. Hieruit is de eilandtheorie voortgekomen. Darwin ontdekte veertien vinkensoorten op de Galapagoseilanden, een eilandengroep op ongeveer duizend kilometer voor de westkust van Zuid-Amerika. De vinken lijken sterk op elkaar. Alleen de bouw van de snavels verschilt.

Darwin veronderstelde dat deze vinken uit één vooroudersoort waren ontstaan. Waarschijnlijk is miljoenen jaren geleden een kleine groep vinken van het vasteland van Zuid-Amerika op de eilanden terechtgekomen. Er heeft adaptatie plaatsgevonden: de bouw van de snavel heeft zich via mutaties en natuurlijke selectie aangepast aan het beschikbare voedsel. Dit voedsel is op de diverse eilanden verschillend. Door reproductieve isolatie konden verschillende soorten ontstaan. Darwin hield nauwkeurig bij hoeveel soorten hij op verschillende eilanden aantrof. Hij zag hier een bepaalde wetmatigheid in. Hoe groter een eiland is, hoe groter het aantal soorten. Darwin veronderstelde ook dat het aantal soorten op een eiland kleiner is naarmate de afstand van het eiland tot het vasteland groter is (zie afbeelding 34). Uit recenter onderzoek blijkt dat er gemiddeld twee keer zoveel soorten voorkomen op een eiland dat tien keer zo groot is. Het diagram van afbeelding 34 wordt ook wel het eilandbiogeografiemodel genoemd.

In 1965 hebben Robert MacArthur en Edward Wilson de eilandtheorie van Darwin uitgebreid. Zij veronderstelden dat het aantal soorten (een maat voor biodiversiteit) op een eiland wordt bepaald door twee factoren: immigratie (het aantal soorten dat zich vanuit het vasteland op het eiland vestigt) en extinctie (het aantal soorten dat van het eiland verdwijnt door uitsterven). Afbeelding 35 geeft hun theorie grafisch weer. Als het aantal soorten op een eiland klein is (links op de x-as), kunnen veel nieuwe soorten zich vestigen door immigratie en sterven weinig soorten uit, bijvoorbeeld doordat er weinig concurrentie is. Als het aantal soorten groot is, geldt precies het omgekeerde. Waar de twee krommen elkaar snijden, is sprake van evenwicht: er komen evenveel soorten bij door immigratie als er verdwijnen door extinctie.

Immigratie en extinctie worden beïnvloed door de grootte van het eiland en de afstand van het eiland tot het vasteland. Hoe kleiner het eiland, hoe minder immigratie van nieuwe soorten (de kans is kleiner dat het eiland wordt gevonden) en hoe groter de kans op extinctie (hoe kleiner het eiland, hoe minder voedselbronnen en hoe kwetsbaarder een soort is voor bijvoorbeeld een natuurramp). Hoe groter de afstand tot het vasteland, hoe lager de immigratie (minder kans dat het eiland wordt gevonden) en hoe groter de extinctie (lagere kans dat een soort zich na uitsterven opnieuw zal vestigen op het eiland). Het werk van MacArthur en Wilson is een voorbeeld van modelleren.

De invloed van vestiging en extinctie op de soortenrijkdom van een eiland.

Eilandtheorie

Grootte van het eiland beïnvloedt de snelheid van uitsterven:

- Klein eiland: veel concurrentie -> soorten sterven sneller uit.

- Groot eiland: minder concurrentie -> soorten sterven minder snel uit.

Groene lijnen in de grafiek.

                                                  

                                                                                 Binas 93C

Eilandtheorie

Afstand van het eiland tot het vaste land 

- Dichtbij: veel migratie 

- Ver weg: weinig migratie 

Meer bij groot eiland dan bij klein eiland door meer beschikbare niches!

Rode lijnen in de grafiek.

Eilandtheorie

• Dynamisch evenwicht: het punt waarop de immigratie gelijk is aan de snelheid van uitsterven.

• De biodiversiteit blijft gelijk.

• Er verdwijnen wel soorten en die worden vervangen door nieuwe.

Eilandtheorie

De eilandtheorie voorspelt dus de grootte van de biodiversiteit van geïsoleerde gebieden, zoals eilanden, bergtoppen, meren en bossen.

Binas 93C

Eilandtheorie op de Wadden

Welke Waddeneiland heeft de grootste biodiversiteit? 

Waar meer soorten vanuit Den Helder? 

Verklaar met de eilandtheorie van BINAS 93C.

A     Texel

B     Ameland

C     Terschelling

Maak opdracht 67 t/m 70

Sympatrische soortvorming

• Sympatrische soortvorming: reproductieve isolatie zonder geografische scheiding. 
  
  
• 1) Door verschil in gedrag: de organismen begrijpen elkaar niet (meer).
  
  Bijv. bij blatsgedrag (soortspecifiek).

Sympatrische soortvorming

• Twee soorten albatrossen broeden dicht bij elkaar. 
• Vroeger waarschijnlijk dezelfde soort. 
• Verschil in baltsgedrag. 

Sympatrische soortvorming

• Sympatrische soortvorming: reproductieve isolatie zonder geografische scheiding. 
  
  
• 2) Door verschil in voortplantingsactiviteit.
  
  Bijv. paringstijd verschilt bij soorten bananenvliegjes.
  
  

Sympatrische soortvorming

• Sympatrische soortvorming: reproductieve isolatie zonder geografische scheiding. 
  
  
• 2) Door verschil in voortplantingsactiviteit.
  
  Bijv. paringstijd verschilt bij soorten bananenvliegjes (ene soort 's ochtends, andere 's avonds). 
  
  

Sympatrische soortvorming

• Sympatrische soortvorming: reproductieve isolatie zonder geografische scheiding. 
  
  
• 3) Door polyploïdie: een meervoud van het diploïde aantal chromosomen in een (deel van een) organisme. Polyploïdie ontstaat door fout tijdens de mitose.

Ontstaan nieuwe soort

Het ontstaan van een nieuwe soort komt dus tot stand door:

1. reproductieve isolatie, veroorzaakt door geografische isolatie, gedrag of andere activiteiten.
2. genetische variatie die is ontstaan door mutatie en recombinatie.
3. natuurlijke selectie, waarbij de best aangepaste organismen overleven.
4. voortplanting, waarbij de gunstige eigenschappen aan nakomelingen worden doorgegeven.

Maak opdracht 93 t/m 101

Lees daarna de context 'Evolutie in een meer' en 

maak opdracht 102

Check je leerdoelen met de Flitskaarten en Test Jezelf en 

vink alles af in Magister.learn

Meer uitleg nodig over eilandtheorie of ontstaan van soorten?

Neem nog één van de volgende uitlegvideo's door...