PowerPoint-presentatie

1
Caput Biodiversiteit 2004 Philippine Vergeer Jan
van Groenendael
2
Hoorcollege 2 Wat is een soort?
3
Evolutie leidt tot biodiversiteit, maar wat
verstaan we onder biodiversiteit?Gaat het om de
genen?Gaat het om de verpakking van genen
soortenOf gaat het om de verpakking van soorten
habitats
4
Hierarchie biodiversiteit
Organismale diversiteit Rijken Phyla Families Gesl
achten Soorten Ondersoorten Populaties Individuen
Ecologische diversiteit Biomen Bioregios Landsch
appen Ecosystemen Habitats Niche Populatie
Genetische diversiteit Populaties Individuen Chrom
osomen Genen nucleotiden
Culturele diversiteit menselijke interacties op
alle nivos
5
Definitie biodiversiteit
Deze drie componenten worden erkend in de
definitie van biodiversiteit zals die is
opgenomen in de Rio conventie over Biologische
Diversiteit
Biological diversity means the variability
among living organisms from all sources,
including, inter alia, terrestrial, marine and
other aquatic ecosystems and the ecological
complexes of which they are part this includes
diversity within species, between species and of
ecosystems.
6
Biodiversiteit over de wereld
7
Diversiteit door de tijd
8
Is er een zorgelijk verlies aan soorten?
9
aantal (on)bekende soorten
virussen
bekend
bacteriën
onbekend
nematoden
crustacea
'protozoa'
'algae'
vertebraten
mollusken
schimmels
spinachtige
planten
8
insecten
0
1
2
3
4
miljoen soorten
10
uitgestorven wereldwijd
11
bedreigd
12
uitgestorven NL vs wereld
wereld
zoogdieren
Nl
(broed)vogels
insecten
planten
0
5
10
15
uitgestorven
13
Extincties in het verleden
14
Huidige extinctiesnelheden

• totaal aantal soorten 3-30 miljoen
• vb tropisch regenwoud in één boomsoort 682
  soorten kevers
• normale uitsterfsnelheid 3-30 soorten / jaar
• huidige uitsterfsnelheid (schatting tropisch
  regenwoud) 27000 /jaar
• zeer waarschijnlijk massa-extinctie
• (huidige uitsterfsnelheid 1000-10.000 x zo
  hoog als normaal)

15
Maar wat verstaan we onder een soort?
16
Het soortsbegrip is allereerst een dynamisch
begrip Micro evolutie processen zoals
genetische variatie, genetische drift,
veranderingen in allel- en genfrequenties,
natuurlijke selectie, evolutie van sex Macro
evolutie het ontstaan van nieuwe taxonomische
groepen, het traceren van fossielen, de
fyologenie Soortvorming het onstaan van nieuwe
soorten, is de brug van micro evolutie naar macro
evolutie
17
Brassica oleracea (Kool)
18
Meer dan 2.000.000 varieteiten van gewassen
worden wereldwijd bewaard als zaad in zaadbanken,
soms ook als weefsel diepgevroren.
19
Waarom overeenkomsten tussen soorten?
Waarom verschillen binnen soorten?
Convergente en divergente evolutie
20
Wat is een soort ?

• Morfologisch soortsbegrip
• Gebaseerd op morfologische kenmerken
• Traditionele definitie van een soort
• Meeste soorten zijn op deze manier beschreven

Is dit een goede definitie?
21
Amblycotypha oblongifolia kleur polymorfisme
22
Ipomoea purperea
23
Verschillen binnen soorten de salamander
Ensatina eschscholtzii verschillende subsoorten
in Californie
24
Sommige soorten lijken op elkaar Eastern en
Western Meadowlark
25
(No Transcript)
26
Wat is een soort ? Het biologische
soortsconcept Soorten zijn groepen van met
elkaar kruisende individuen, of de potentie
hebben om met elkaar te kruisen, die vruchtbare
nakomelingen produceren Is dit dan een goede
definitie?
Ernst Mayr (1942)
27
Voor de meeste soorten is dit het geval, maar als
dit niet zo is, hoe weet je dan of individuen de
potentie hebben om met elkaar te kruisen en of er
dan ook vruchtbare nakomelingen komen?
28
Panthera leo
Panthera tigris
kunnen wel vruchtbare nakomelingen krijgen!
29
paardebloemklonale vermeerdering
30
bacterie asexuele voortplanting
31
fossiele foraminifera geen reproductie meer
32
Verschillende soort concepten (1) Morfologisch
soort concept benadrukt zichtbare anatomische
verschillen tussen soorten. De meeste soorten
worden van elkaar onderscheiden door
morfologische verschillen Biological soort
concept benadrukt reproductieve isolatie, het
vermogen van soortgenoten om met elkaar voort te
planten en niet met andere soorten Bevat
impliciet het soortsvormingsproces
33
Waarom kunnen individuen van verschillende
soorten niet paren? Soorten worden van elkaar
gescheiden door barrières (barrières door
habitat, gedrag, genetische variatie
etc.) Wanneer deze barrières er niet zouden
zijn, zouden verwante soorten met elkaar kunnen
kruisen en vruchtbare nakomelingen produceren.
Door genen uitwisseling en recombinatie zal dit
uiteindelijk leiden tot 1 polymorfe soort
34
Het Biologisch soort concept verder
uitgelicht barrières isoleren genen pools van
biologische soorten Er zijn twee types
barrieres pre- en postzygotische barrieres
35

• prezygotische barrières verhinderen kruising
  tussen soorten, of voorkomen bevruchting van de
  eicel als paring toch optreedt

• habitat isolatie soorten leven in verschillend
  habitat en komen elkaar niet tegen
• gedrags isolatie door ander gedrag zullen
  soorten niet met elkaar in aanraking komen of
  zich niet tot elkaar voelen aangetrokken
• temporale isolatie soorten die gedurende een
  ander tijdstip leven of op een ander tijdstip
  geslachtsrijp zijn
• mechanische isolatie paring tussen twee soorten
  wordt door anatomische verschillen onmogelijk
  gemaakt
• gametische isolatie als gameten van
  verschillende soorten elkaar ontmoeten, zal er
  geen zygote worden gevormd. Vaak kan een gameet
  van de ene soort niet in het milieu van de andere
  soort (gameet) leven

36
Habitat isolatie
sterk afhankelijk van de verspreidingscapaciteiten
van de soort lange afstand verspreiding
37
Gedragsisolatie
Sommige soorten lijken op elkaar Eastern en
Western Meadowlark
De soorten hebben gelijke morfologie, maar andere
zang en ander gedrag dat kruising tussen beide
soorten helpt voorkomen
38
Temporele isolatie

• Western and Eastern spotted skunk (stinkdier)
• overlap in habitat
• Eastern paart in de zomer
• Western paart in de winter

39
Mechanische isolatie
Paring bij insecten gaat vaak via lock-and-key
structure
40

• postzygotische barrières als de sperma cel van
  de ene soort toch de eicel van een andere soort
  bevrucht, zijn er postzygotische barrières die
  voorkomen dat deze hybride zich ontwikkelt tot
  een vruchtbare nakomeling
• reduced hybrid viability als er toch een hybride
  zygote wordt gevormd, kunnen genetische
  incompatibiliteit ervoor zorgen dat de vrucht
  alsnog geaborteerd wordt
• reduced hybrid fertility als een hybride zich
  ontwikkelt tot een nakomeling, kan steriliteit
  ervoor zorgen dat het individu zich niet kan
  voortplanten
• hybrid breakdown Wanneer het hybride individu
  zich kan voortplanten in de eerste generatie,
  lukt dit vaak niet meer in de tweede generatie
  door hybrid breakdown.

41
Hybrid sterility een post-zygotische barrière
42
Samenvatting alle mogelijke barrières voor
reproductie tussen twee verwante soorten
43
Soortvorming een proces van aanpassing en
selectie
Populatie Achillea, groeit in zeer uitlopende
milieus, waaraan de plant ook is aangepast.
44
Wanneer je deze plant uit de verschillende
milieus verzamelt en opkweekt in hetzelfde
milieu (bijv. in een kas), dan blijven deze
verschillen in bladgrootte etc. zichtbaar. Dit
duidt op genetische verschillen, die door de
jaren heen zijn geëvolueerd, om zich aan te
passen aan het specifieke milieu. ?Is dit het
begin van soortvorming of niet ?
45
Vindt hier soortvorming plaats ?
46
Vindt hier soortvorming plaats ? de salamander
Ensatina eschscholtzii verschillende subsoorten
in Californie
47
Allopatrische soortvorming
Parapatrische soortvorming
Sympatrische soortvorming
48
Allopatrische soortvorming

• Grieks allos apart, patria vaderland
• Betekent een ander vaderland
• Door de geografische barrières worden populaties
  van elkaar gescheiden in meerdere geisoleerde
  populaties. Doordat deze geisoleerde populaties
  zich apart van elkaar ontwikkelen (zowel
  genotypisch als fenotypisch), kan er genetische
  divergentie optreden, met soortvorming als gevolg
• Wanneer de geografische barrières worden
  opgeheven voordat de geisoleerde populaties
  genetisch van elkaar verschillen, kan
  soortvorming voorkomen worden

49
Allopatrische soortvorming
50
Allopatrische soortsvorming Adaptive Radiation
on Islands
Eilandengroepen regelmatig nieuwe
soortvorming. Door barrières leven soorten
geïsoleerd. Kolonisaties (of invasies) van nieuwe
soorten treden hierdoor relatief snel op. Dit kan
leiden tot soortvorming. Vermoedelijk de basis
voor het ontstaan van Darwins Galapagos vinken.
51
Sympatrische soortvorming

• Grieks sym samen, patria vaderland
• Betekent hetzelfde vaderland
• Vindt plaats zonder geografische barrières hangt
  geheel af van genetische factoren
• Reproductieve barrières ontstaan binnen een soort
  of populatie (bijv. door assortive mating)
• Een weinig (?) voorkomende manier van
  soortvorming, wordt door sommigen nog steeds
  controversieel gevonden

52
sympatrie
allopatrie
bonte vliegenvanger
withalsvliegenvanger
53
(No Transcript)
54
(No Transcript)
55
Parapatrische (peripatrische) soortvorming

• Grieks paranaast, periomliggend,
  patriavaderland
• Betekent naast/omliggend vaderland
• Vindt plaats zonder geografische barrières
• Ontstaat als gevolg van hybridisatie tussen
  soorten in aanwezigheid van een milieugradient.
  Gevolg een hybrid zone
• Kan ook ontstaan wanneer binnen het proces van
  allopatrische soortvorming de populaties/soort
  weer bij elkaar komt
• Minimale veranderingen in omgeving kunnen zorgen
  voor parapatrische soortvorming een kleine
  verandering kan al een geheel andere selectiedruk
  geven

56
Parapatrische soortvorming
57
Parapatrische soortvorming Parapatrische
soortvorming begint vaak met de evolutie van een
hybrid zone
Hybrid zone Where species barriers break down
to produce viable and fertile hybrids, zones of
hybridisation may occur whose genotypes and
phenotypes differ from both parental species If
an unique and discrete habitat exists to which
the hybrids are better adapted than the parents,
the new population may become isolated from its
parental populations
58
Soorten met hogere verspreidingscapaciteit vormen
grotere hybride zones
59
Hybride zone tussen de zwarte kraai (corvus
corone) en de bonte kraai (corvus cornix) in
Europa
60
Rana ridibunda
Rana lessonae
Rana esculenta (hybride)
61
Hybridisatie in de Iris Iris nelsonii is
ontstaan uit een hybridisatie van Iris hexagona,
Iris fulva en Iris brevicaulis
62
Hybridisatie in de zonnebloem Helianthus
anomalus is ontstaan uit een hybridisatie van
Helianthus annuus en Helianthus petiolaris
H. petiolaris
H. annuus
H. anomalus
63
Als de soortbarrières worden doorbroken en hybrid
zones ontstaan dan versnelt dat het evolutionaire
proces. Hybrid zones vormen de kern van Goulds
idee van Punctuated Equilibria als
verklaringsmodel voor plotse snelle radiaties in
de evolutionaire geschiedenis. Dit speelt vooral
een rol als er ook sterke ecologische
veranderingen optreden zoals het geval bij de
meteoriet inslag in de golf van Mexico
64
Verschillende snelheden van soortvorming