Evolutionäre Anpassung

Eine evolutionären Anpassung, in der wissenschaftlichen Terminologie als Adaptation bezeichnet, ist ein Merkmal eines Organismus, das für sein Überleben bzw. seine Fortpflanzungsfähigkeit vorteilhaft ist, und das durch natürliche Selektion für seinen gegenwärtigen Zweck entstanden ist^[1]. Ein Merkmal kann in diesem Zusammenhang sowohl eine morphologische Besonderheit wie eine Verhaltensweise sein. Damit ein Merkmal adaptiv ist, muss es erblich sein, d.h. eine genetische Basis besitzen.

Merkmale, die für den Organismus vorteilhaft sind, aber deren Ursprung auf einen anderen Zweck zurückgeht, werden als Exaptation bezeichnet^[2]. Der alternativ dafür gebrauchte Ausdruck Präadaptation wird heute vielfach vermieden, weil er den falschen Eindruck einer zielgerichteten Entwicklung auf den neuen Zweck hin vermittelt. Eine Exaptation wäre z.B. die Feder im Flügel der Vögel, die bei flugunfähigen Reptilien (ursprünglich zur Wärmeisolation) entstanden ist, d.h. bei der Evolution der Vögel bereits vorhanden war und für den neuen Zweck umgestaltet wurde. Evolutionär neutrale bzw. schädliche Merkmale werden manchmal als "Anaptation" bzw. "Disaptation" bezeichnet; diese Begriffe sind aber nicht allgemein gebräuchlich.

Zwar ist die Evolution im Prinzip nicht zielgerichtet, sondern beruht auf zufälligen Änderungen im Erbgut, die zu Abänderungen des Phänotyps führen, die sich wiederum in einer gegebenen Umwelt zu bewähren haben. Da aber neben der zufälligen Mutation auch eine gerichtete Selektion wirksam ist, ist es sinnvoll, von Anpassungen sprechen.

Die Summe der Anpassungen der Organismen einer Art definiert ihre ökologische Nische. Über Akklimatisation können sich Lebewesen in den durch das Erbgut gesetzten Grenzen an bestimmte Umweltfaktoren anpassen. Die verschiedenen möglichen Phänotypen eines Genotyps werden als seine Reaktionsnorm bezeichnet. Adaptationen erfolgen immer an die gegenwärtige Umwelt. Das hat zur Folge, dass ein Merkmal seinen adaptierten Charakter auch dadurch verlieren kann, dass sich die Umwelt verändert. Ursprünglich adaptive Merkmale, die in einer veränderten Umwelt nun nachteilig werden, werden auch als Fehladaptation (auch: Maladaptation) bezeichnet. Lebt ein Organismus in einer unvorhersagbaren, veränderlichen Umwelt, kann eine hohe genetische Variabilität oder eine weite Reaktionsnorm selbst ein adaptives Merkmal sein.

Umwelt eines Organismus sind nicht nur die abiotischen Bedingungen und Faktoren, sondern auch die anderen Lebewesen, mit denen er jeweils zusammenlebt - einschließlich seiner Artgenossen. Organismen entwickeln dem entsprechend auch Adaptationen in Reaktion auf diese Lebewesen, z.B. schnelles Laufvermögen, um Prädatoren zu entkommen. Da der andere Organismus ebenfalls adaptieren kann, kann es zu einer Rückkoppelung führen. Man spricht hier von Koadaption. Koadaptionen können zu Symbiose oder Mutualismus führen, wenn sie für beide Partner vorteilhaft sind. In anderen Fällen führen sie oft zu einem evolutionären "Wettrüsten".

Ein Organismus in seiner natürlichen Umgebung muss sich in der Regel nicht an einen einzigen Faktor adaptieren, sondern an zahlreiche gleichzeitig. Diese Anforderungen können in Konflikt miteinander geraten. Die tatsächlichen Adaptationen entsprechen deshalb meist nicht dem technischen Optimum für die jeweilige Funktion, sondern gehen auf Kompromisse zurück. Innerhalb des Lebensraums einer Population können durchaus mehrere ökologische Optima existieren, an die eine Adaptation vorteilhaft wäre. Adaptationen auf die eine Funktion führen hier zu Nachteilen bei der anderen. Da die jeweilige Population genetisch zusammenhängt, können die Kompromisse bei der Adaptation hier sogar dazu führen, dass die tatsächliche Population beide Optima verfehlt. Sind einige Organismen besonders gut an eine Faktorenkombination adaptiert, geht dieser Vorteil durch die Paarung mit anders adaptierten in der nächsten Generation wieder verloren (der Faktor wird in der Populationsgenetik als Genfluss bezeichnet). Man spricht in diesem Falle davon, das auf die Population "disruptive" Selektion einwirkt. Disruptive Selektion kann zur Aufspaltung einer Population in meherere Teilpopulationen, und so letztlich zur Bildung neuer Arten führen.

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Hitze

• Hitzeresistente Proteine (Bakterien in heißen Quellen)
• Nachtaktivität

Kälte

• periodischer Laubfall
• Homoiothermie (Säugetiere, Vögel)
• Als Schutz vor Kälte kann Säugetieren oder Vögeln ein dichtes Fell/Federkleid dienen. Für viele Säugetiere in den gemäßigten und polaren Breiten ist der Fellwechsel wichtig, da ein dichteres Winterfell diese Tiere vor Wärmeverlust schützt. Einigen Säugetiere wie dem Hermelin dient der Fellwechsel aber auch zur Tarnung.
• Die meisten Meeressäuger und Pinguine dagegen haben eine Speckschicht, die sie gegen kaltes Meerwasser isoliert. Bei den Walen und Robben wird diese Schicht Blubber genannt. Fellrobben aber dienen Lufteinschlüsse zur Isolation, dies gilt auch für Seeotter, die keine isolierende Fettschicht haben, dafür sehr feines, dichtes Fell.
• Frostschutzmittel
• Resistenz gegen Einfrieren
• Höhlenbau
• Winterschlaf

Trockenheit

• Resistenz gegen Austrocknen (Moose)
• periodischer Laubfall
• Wasserspeicherung (Sukkulenten)
• Wasserundurchlässige Körperhülle
• Bildung konzentrierten Harns oder Harnsäure

Wind

Starker Wind birgt vor allem die Gefahr, vom Lebensraum weggeweht zu werden.

• Verlust der Flügel (manche Schmetterlinge)
• Entsprechendes Wachstum des Stammes bei Bäumen um ein Umknicken zu vermeiden, nachweisbar an der Dicke der Jahresringe

Strömung

Starke Strömungen bergen vor allem die Gefahr, vom Lebensraum weggespült zu werden.

• Stromlinienförmiger Körper (Forelle), siehe auch Stromlinienform
• Haltevorrichtungen (Steinfliegenlarven, Muscheln)
• Verstecken unter Steinen (Köcherfliegenlarven)
• Schleimbildung (Bakterien)
• Erhöhung des Körpergewichts
• Verringerung des Wasserwiderstands
• Saugnäpfe

Dunkelheit

Dunkelheit macht einen der wichtigsten Sinne, den Gesichtssinn, wertlos. Trübes Wasser hat eine ähnliche Wirkung.

• Vergrößerung der Augen (Tiefseefische, Höhlenbewohner)
• Lichtaussendung (Tiefseefische)
• Echolotpeilung (Delfine, Fledermäuse)
• Tasthaare (Katze, Nacktmull)

Nahrungsmangel

Mangel an Nahrung vermindert – neben der Existenzbedrohung – auch die Fortpflanzungsrate

• Winterschlaf
• Kannibalismus
• Wanderungen, z.B.: Tierwanderung
• Vogelzug
• Anlage von Futter- oder Fettreserven
• Erschließung von eigentlich speziesuntypischen Nahrungsquellen (fleischfressende Pflanzen)

Schwermetalle

• Neutralisierung der Schwermetallionen durch Chelatbildung mit organischen Säuren

Antibiotika

• Bündelung von Resistenzgenen in eigenen Plasmiden, die auch über Artgrenzen hinweg ausgetauscht werden.

Fressfeinde

Detail aus einem Schmetterlingsflügel, hier werden Augen größerer Tiere vorgetäuscht

• Giftigkeit
• Stachel, Zähne
• Tarnung (Stabheuschrecken)
• Farbveränderungen (Chamäleon, Tintenfische)
• Warntrachten (Feuersalamander, Wespen)
• Mimikry, die Imitation von Warntrachten durch harmlose Tiere

Weblinks

• Artikel zu rapider Adaption bei Eidechsen

Quellen

1. ↑ M.R. Rose & G.V. Lauder (1996): Adaptation. Academic Press (San Diego, USA).
2. ↑ Stephen Jay Gould, Elisabeth S. Vrba (1982): Exaptation - a missing term in the science of form. Paleobiology 8(1): 4-15.

Siehe auch

• Fitness (Biologie)