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Evolution der Endothermie

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  • Evolution der Endothermie

    Hallo zusammen!

    Zur Zeit suche ich nach Literatur zum Thema "Evolution der Endothermie", für ein Referath nächste Woche.

    Der Grund, warum mich das Thema interessiert:
    Es gibt nur zwei Klassen im gesamten Tierreich, die im klassischen Sinne homeotherm sind: Vögel und Säuger.
    Sicher, auch bei Fischen findet man vereinzelt Ansätze dazu, und selbst Insekten sind durch Muskelzittern in der Lage, sich endogen aufzuwärmen. Umgekehrt sind auch die Vögel und Säuger nicht alle im strengsten Sinne gleichwarm (Tagesrhythmik, Winterruhe...).
    Doch bei aller Wortspalterei über Begriffe, wie "endotherm", "homeotherm", "Warm-" oder "Kaltblüter" glaube ich, wir können uns darüber einig sein, dass Vögel und Säuger hier eine Sonderstellung einnehmen.

    Wenn ich jedoch Vögel und Säuger in einem Atemzug nenne, so steht zwischen Ihnen eine weitere Klasse, aus denen sich die "Warmblüter" UNABHÄNGIG voneinander entwickelt haben: die Reptilien. Und die sind nun ausgerechnet wechselwarm.

    Immer wieder höre ich, wie vorteilhaft die Endothermie sein soll, doch offensichtlich sind die Organismen, die sich dieser Strategie bedienen in der Minderheit (und zwar mehr als deutlich).
    Sicher gibt es bestimmte Grenzen, außerhalb derer Endothermie keinen Sinn mehr macht. Ein Insekt beispielsweise würde aufgrund seines ungünstigen Oberflächen-Volumenverhältnisses jede Überschüssige Wärme sofort verlieren.

    Doch dass Endothermie in dieser Form nur bei Amnioten vorkommt, und sich andererseits aber ausgerechnet dort zweimal unabhängig voneinander entwickelt haben soll, kommt mir etwas merkwürdig vor.

    Ich frage mich daher, ob die Grundvorraussetzungen für die Homeothermie vielleicht nur ein einziges Mal entwickelt wurde, nämlich bei den gemeinsamen Vorfahren der Synapsiden (aus denen die Säuger wurden) und den Sauropsiden (aus denen sich die Reptilien und Vögel evolvierten), und dass Vögel und Säuger diese gemeinsame "Grundausrüstung" dann benutzt haben, um unabhängig von einander die Strategie der Homeothermie zu nutzen?

    Immerhin haben Reptilien ja mit den Vögeln und Säugern gemeinsam, dass sie bei recht hohen Temperaturen aktiv sind (nur das Reptilien ihre Temperatur hauptsächlich durch die Sonne als Wärmequelle regulieren). Somit unterscheiden sie sich deutlich von Fischen und Amphibien, die in aller Regel schon bei Temperaturen unterhalb von 30 Grad in Hitzestress geraten.

    Wie auch immer, ich bin kein Physiologe, aber das Thema interessiert mich dennoch. Falls irgendwer von Euch hierzu eine Idee hat, einen netten Link, einen Literaturhinweis oder Ähnliches würde ich mich sehr freuen.

    Gruß,

    Mario.

  • #2
    Re: Evolution der Endothermie

    Dazu kann ich nur sagen, dass bei einigen fossilen Reptilien angenommen wird, dass sie endotherm gewesen seien.
    Gigantothermie wäre in dem zusammenhang auch ganz interessant.

    Schau mal in dieses und ähnliche Bücher
    Sander, M.: Reptilien

    Das die Endothermie als solche bei Vögeln und Säugern homolog bzw symplesiomorph ist, glaube ich allerdings nicht.

    Gruß,

    Maik

    Kommentar


    • #3
      Re: Re: Evolution der Endothermie

      M.Dobiey schrieb:
      Dazu kann ich nur sagen, dass bei einigen fossilen Reptilien angenommen wird, dass sie endotherm gewesen seien.
      Aber der gemeinsame Vorfahre war ja dennoch ektotherm (es sei denn, alle rezenten Reptilien mit Ausnahme der Vögel wären sekundär zur Ektothermie zurückgekehrt).

      Nein, ich denke auch, dass Homeothermie kein im absoluten Sinne homologes Merkmal sein kann. Aber eben, dass es ein Grundsetting gibt, was diesen Luxus erlaubt (der anscheinend auf "undichte" Zellwände zurückzuführen ist).
      So ähnlich, wie die Sache mit dem Auge. Es gibt Gene (z.b. pax6) die in der Entwicklung aller Augen (egal ob Insekt, Wirbeltier, Tintenfisch oder Flagellat) eine Rolle spielen, und die wohl nur einmal erfunden wurden. Dennoch sind die einzelnen Augen-Baupläne ja unabhängig voneinander entstanden und in diesem Sinne analog.

      Kommentar


      • #4
        Re: Evolution der Endothermie

        Hey,

        meiner unmassgeblichen Meinung nach muss man das Ganze erst einmal sauberer definieren und Begriffe auseinanderhalten. Ektothermie ist nicht das gleiche wie Homeothermie. Aber um von vorne anzufangen:
        1) Als erstes kamen die Begriffe Warm- und Kaltblüter auf, die sich aber im Laufe der Zeit als schlecht gebräuchlich herausstellten.
        2) Dann ging man dazu über von wechselwarmen und gleichwarmen (homeothermen) Tieren zu sprechen.
        3) Schliesslich führte man die Begriffe Endo-und Ektotherm ein.
        Punkt 1 kann man denke ich weglassen. Zu Punkt 2 ist zu sagen, dass beide Begriffe auf alle Wirbeltiergruppen zutreffen. Er bezieht sich ja auch nur darauf, wie die Temperatur im Laufe der Zeit innerhalb eines Tieres verläuft. Es gibt Fische, die haben immer die gleiche Körpertemperatur und welche bei denen schwankt sie. Das gleiche gilt für Amphibien, Reptilien, Vögel (die trotzdem nur gefiederte Reptilien sind) und Säuger. D.h. dieses Merkmal ist mehrmals unabhängig voneinander entstanden, wierum auch immer. Vorrangig geht es dabei ja auch darum, wie diese Zustände erreicht werden. Womit wir bei Punkt 3 wären. Dieser trägt nämlich genau dem Rechnung: ektotherme Tiere regulieren ihre Temperatur über die Umgebungstemperatur und damit über ihr Verhlaten und endotherme produzieren selbst Wärme, soweit die Theorie. In der Praxis ist es aber so, dass auch hierbei die Grenzen nicht immer eindeutig sind und bestimmte Säuger zum Beispiel keine eigene Wärme wirklich mehr erzeugen können oder Reptilien, die aktiv Wärme erzeugen (gibt es sogar bei Insekten). Obwohl die Säuger und Vögel im Allgemeinen (!) endotherm sind und die anderen Wirbeltiergruppen ektotherm, unterscheiden sich die Säuger und die Vögel hierbei ja auch in ihren Wärmespeicherungsmechanismen. Die einen arbeiten bekanntlich mit Federn, die anderen mit Haaren.
        Um das Ganze zu einem Schluß zu bringen: Es gibt viele Merkmale, die die Vögel den Reptilien zuordnen. Nur weil es eine Gemeinsamkeit mit den Säugern gibt (Endothermie) stellt dies die gesamte Phylogenie deshalb nicht auf den Kopf.

        Gruß Johannes

        PS: Bücher dazu gibt es viele, vor allem als Biologiestudent ;-) wie:
        Eckert: Tierphysiologie
        Schmidt-Nielsen: Animal Physiology
        Futuyma: Evolution
        um nur die Standardwerke zu nennen.

        Kommentar


        • #5
          Re: Re: Evolution der Endothermie

          Wir können es drehen und wenden wie wir wollen, es gibt keine Endothermie im weiteren Tierreich, die mit der der Vögel und Säuger vergleichbar wäre. Alle Ausnahmen sind spezielle Anpassungen (Winterschlaf der Säuger, Topor beim Kolibri), die weder die Vögel und Säuger zu "Kaltblütern", noch Insekten zu "Warmblütern" machen. Ein Falter, der sich vor dem Flug durch Muskelzittern aufwärmt, ist nich vergleichbar mit der kontinuierlichen endogenen Wärmeproduktion bei Vögeln und Säugern. Auch eine Eidechse, die bei ähnlichen Temperaturen aktiv ist, produziert diese Wärme eben nicht endogen.
          Ich glaube daher nicht, dass man weit kommt, wenn man die teils unglücklich gewählten Vokalbeln und zugehörigen Definitionen zu diesem Phänomen zerlegt.

          Dass der Erfolg eines Homeothermen nur dann garantiert ist, wenn er die Wärme behält, steht außer Frage. Da habe ich kein Problem damit, dass sich analog verschiedene ektodermale Strukturen ausbilden, die dazu dienen, Luftpolster mitzutransportieren. Selbst bei Artropoden findet man "Pelze", auch wenn hier die Funktion nicht in der Wärmespeicherung bestehen dürfte.

          Maha schrieb:
          Um das Ganze zu einem Schluß zu bringen: Es gibt viele Merkmale, die die Vögel den Reptilien zuordnen. Nur weil es eine Gemeinsamkeit mit den Säugern gibt (Endothermie) stellt dies die gesamte Phylogenie deshalb nicht auf den Kopf.
          Zum ersten Punkt gebe ich Dir recht. Auch den Stammbaum umzustrukturieren, ist sicher Unsinn.
          Aber wieso tritt diese Gemeinsamkeit der Endothermie NUR bei Vögeln uns Säugern auf, ausgerechnet zwei Klassen, die evolutionsbiologisch so nah beieinander stehen (beides Ammnioten), und sonst nirgens?

          Ganz im Gegensatz beispielsweise zu Flügeln: die gibt es bei Insekten, Vögeln, Fledermäusen sowie in der Vergangenheit auch bei Reptilien. Wer fliegen will, braucht eben solche Strukturen, und die Luft bot halt viele unbesetzte Nischen.

          Doch warum kamen denn nur die Ammnioten auf die Idee, die Nische der Endothermie zu nutzen, und das ausgerechnet zweimal unabhängig voneinander?
          Das ist meiner Ansicht nach eine Tatsache, die ich nicht als "nur" eine Übereinstimmung abhaken kann.

          Gruß,

          Mario.

          Kommentar


          • #6
            Re: Evolution der Endothermie

            An dieser Stelle mal eine Frage an die Reptilienerfahrenen unter Euch:

            Gibt es Reptilien, die auf Infektionen mit "Fieber", also mit einer (meßbar) erhöhten Temperatur, reagieren können?

            Kommentar


            • #7
              Re: Evolution der Endothermie

              Moin,

              also auf die Idee gekommen irgendwas zu nutzen ist erstmal niemand - was vielleicht bereits eine Antwort ist (--> Zufall).

              Ausserdem würde ich die Endothermie lediglich als eine Alternative in gewissem Rahmen betrachten, zumal sie auch ihre Nachteile hat.


              Was das Fieber angeht, so gibt es ein Experiment welches zeigt dass Leguane nach einer Infektion mit pyrogenen Bakterien ihre Körpertemperatur überdurchschnittlich erhöhten, indem sie sich verstärkt sonnten (steht glaube ich im ECKERT).

              Grüsse aus der Meisterstadt

              Paul


              [Edit: Entschuldigt den Spam ... da ist irgendwas schiefgelaufen]

              [[ggg]Editiert von paul k am 13-05-2004 um 18:44 GMT[/ggg]]

              Kommentar


              • #8
                Re: Re: Evolution der Endothermie

                paul k schrieb:
                also auf die Idee gekommen irgendwas zu nutzen ist erstmal niemand - was vielleicht bereits eine Antwort ist (--> Zufall).
                Genau das ist der Punkt! Wie wahrscheinlich ist es, dass dieser Zufall zweimal auftritt?

                Nun ist die Behauptung, Evolution sei Zufall, ja in dieser Form nicht korrekt. Durch die SELEKTION die statt findet, wird das ganze System (also beispielsweise eine isolierte Population, die es in einen neuen Lebensraum verschlagen hat) in eine bestimmte Richtung gelenkt und dort stabilisiert.

                Nehme ich Bakterien und gebe sie in eine antibiotikumhaltige Lösung, werden sie sterben. Ist ihre Anzahl aber groß genug, und ich schaue zwei Tage später nochmal nach, gibt es womöglich immer noch Bakterien. Das System hat sich sozusagen "angepaßt". Natürlich nicht im La'Marce'schen Sinne. Die eine Bakterie, die zufällig resistent war, und die in normalen Nährmedium mit großer Wahrscheinlichkeit der Konkurrenz der anderen zum Opfer gefallen wäre, konnte sich hier konkurrenzlos vermehren.
                Sobald ich also selektion in ein System einbringe, dass zufälligen Veränderungen unterliegt, wird das ganze innerhalb gewisser Grenzen vorhersagbar.

                So würde ich jederzeit wetten, daß, würde man heute alle fliegenden Tierarten ausrotten, der Luftraum in 150 Millionen Jahren wieder von anderen Tieren bewohnt wäre. Obwohl jedes einzelne Ereignis, was über Jahrmillionen zur Evolution der Flügel bei Fledermäusen, Insekten, Vögeln oder Flugsauriern führte, unwahrscheinlicher war, als ein Lottogewinn, war es doch eine Notwendigkeit, dass dies geschehen mußte.

                Bei der Endothermie wundert mich eben, dass sie offenbar nur von Ammnioten entwickelt wurde. Grund könnte sein, dass es bestimmte Schwierigkeiten für ein endogen Gleichwarmes Lebesen gibt, die sehr nachteilhaft sind, und es, im Gegensatz zu einem Flügel, überhaupt nicht trivial ist, eine solche Maschinerie zu etablieren. Genau deshalb glaube ich, dass bei allen Ammnioten gewisse Grundvorraussetzungen hierfür erfüllt waren, die bei allen anderen Tieren (also fast 100% aller Tierarten) eben nicht gegeben waren.

                Danke für den Hinweis aus dem Eckert. Habe das Kapitel nochmal durchgelesen, was aber leider auch nicht auf die Unterschiede bei Vögeln und Säugern eingeht.
                Mit dem "Fieber" habe ich gestern und heute im Netz sogar Paper gefunden, aus denen hervorgeht, dass sogar Amphibien, Fische und anscheinend auch Insekten und Paramecien (!!!) auf pyrogene Substanzen durch verhaltensgesteuerte Temperaturerhöhung reagieren.
                Da scheine ich also auf dem Holzweg gewesen zu sein, da diese "Fieberreaktion" offenbar überall konserviert und überhaupt nichts ammnioten-spezifisches ist.

                Gruß,

                Mario.



                [[ggg]Editiert von Nasenmann am 14-05-2004 um 11:34 GMT[/ggg]]

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                • #9
                  Re: Evolution der Endothermie

                  Ich habe keinesfalls behauptet die ganze Evolution ist Zufall, und von den grundlegenden Mechanismen habe ich auch schon mal gehört, danke.

                  Trotzdem kann die Selektion nur an den Veränderungen ansetzen die ihr der Zufall zur Verfügung stellt, ohne dass geht es nicht.

                  Siehe z.B. Dein Beispiel, wenn es hier keine zufällige Veränderung im Ansatzbereich des Antibiotikums gibt, können die Bakterien auf noch so viele Ideen kommen, dass wird ihnen nix nützen (mal davon abgesehen dass dieser Ausdruck sehr unglücklich gewählt ist) ... und es können noch so viele sein, eine statistische Wahrscheinlichkeit ist meiner Ansicht nach kein zwingender Faktor !

                  Gruss

                  Paul

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