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Analoge Organe und Konvergenz

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Bio-Team
Analoge Organe und Konvergenz
lernst du in der Oberstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse - 8. Klasse

Beschreibung Analoge Organe und Konvergenz

Analoge Organe – Biologie

Von homologen Organen hast du sicherlich schon im Biologieunterricht gehört. Ein Beispiel dafür sind die Vorderextremitäten der Wirbeltiere. Aber wusstest du, dass es auch analoge Organe gibt? Diese findet man zum Beispiel dann, wenn man sich die Verbreitung von „Flügeln“ in der Tierwelt ansieht. Tatsächlich gibt es Insekten, Vögel und sogar Säugetiere, die Flügel besitzen. Aber was genau sind nun analoge Organe?

Analoge Organe – Definition
Analoge Organe stimmen in ihrer Funktion überein. Jedoch haben sie keinen gemeinsamen phylogenetischen Ursprung, d. h. sie haben keine gemeinsamen Vorfahren. Zudem ist der Aufbau der analogen Organe völlig verschieden. Sie besitzen keinen gemeinsamen Grundbauplan.

Homologe und analoge Organe
Oft beobachten wir in der Biologie Ähnlichkeiten zwischen zwei Organismen, die man entweder als Homologie oder Analogie bezeichnen kann. Was sind also die Unterschiede zwischen homologen und analogen Organen? Im Gegensatz zu analogen Organen haben homologe Organe einen gemeinsamen Vorfahren und gleichen sich im Grundaufbau. Zudem haben homologe Organe nicht immer die gleiche Funktion, wie beispielsweise die Vordergliedmaßen von Säugetieren. Während der Mensch Hände besitzt, haben Meeressäuger Flossen entwickelt.
Sowohl analoge als auch homologe Organe sind ein Beleg für die Veränderlichkeit von Arten und damit ein Beweis für die moderne Evolutionstheorie.

Analoge Organe – Beispiele

Schauen wir uns nun ein paar Beispiele an, um die Theorie zu analogen Organen zu festigen.

  • Flügel der Vögel und Insekten
    Sowohl Vögel als auch Insekten besitzen Flügel mit denen sie in der Luft fliegen können. Ihre Funktion ist also identisch. Jedoch unterscheidet sich der Bau der Flügel. Vögel besitzen ein Innenskelett aus Knochen und darüber eine Hautschicht mit Federn. Die Flügel der Insekten hingegen sind Hautausstülpungen ohne Skelett und Federn. Vögel und Insekten haben zudem keine gemeinsamen Vorfahren.

  • Flossen der Meeressäuger und Fische
    Ein weiteres Beispiel für analoge Organe stellen die Flossen der Meeressäuger und der Fische dar. Zu den Meeressäugern gehören beispielsweise Delfine und Wale. Wieder erfüllen die Flossen die gleiche Funktion: Fortbewegung im Wasser. Jedoch sind die Flossen der Meeressäuger völlig anders gebaut als die der Fische. Delfine und Wale stammen von den Landsäugetieren ab, daher entspricht das Knochenskelett der Flossen dem der Vordergliedmaßen anderer Säugetiere. Flossen von Fischen hingegen bestehen aus mit Flossenhaut verbundenen Flossenstrahlen.

  • Grabbeine des Maulwurf und der Maulwurfsgrille
    Warum ist die Maulwurfsgrille nach dem Maulwurf benannt? Dieses Insekt besitzt Grabbeine, die denen des Maulwurfs in der Form ähneln und die gleiche Funktion haben: Graben unter der Erde. Das Grabbein der Maulwurfsgrille ist von dem Insektenbein abgeleitet und hat ein Außenskelett aus Chitin. Das Grabbein des Maulwurfs ist aus dem Vordergliedmaßen-Skelett der Säugetiere hervorgegangen. Es hat ein Innenskelett aus Knochen, welches dem menschlichen Armskelett entspricht.

Analoge Organe am Beispiel Grabbeine

Konvergenz

Nun haben wir drei Beispiele für analoge Organe kennengelernt und festgestellt, dass sie die gleiche Funktion ausführen, aber einen völlig unterschiedlichen Bauplan aufweisen. Maulwurfsgrille und Maulwurf, Vögel und Insekten oder Meeressäuger und Fische haben keine gemeinsamen Vorfahren. Wie kommt es, dass diese Organe trotzdem die gleiche Funktion erfüllen? Wie entstehen analoge Organe?

Analoge Organe entwickelten sich im Laufe der Evolution unabhängig voneinander. Sie stellen eine Anpassung an den jeweiligen Lebensraum dar.
Im Laufe der Evolution kommt es vor, dass Mutationen einen Selektionsvorteil bieten – beispielsweise erleichtern sie die Nahrungssuche oder die Flucht vor Fressfeinden. Unter ähnlichen Umweltbedingungen entstehen so durch Selektion ähnliche Merkmale (Organe). Eine gemeinsame Abstammung liegt dabei aber nicht vor. Diesen Prozess der Entstehung von analogen Organen bezeichnet man als Konvergenz in der Biologie.

Dieses Video

In diesem Video wird dir das Thema analoge Organe anhand von kurzen Beispielen erklärt. Außerdem erfährst du, was eine konvergente Entwicklung ist. Um die Inhalte des Videos gut zu verstehen, solltest du einige Vorkenntnisse mitbringen: Die Evolutionstheorie und Mechanismen der Selektion sollten dir bekannt sein. Außerdem weißt du schon, was homologe Organe sind.
Teste anschließend dein Wissen zu analogen Organen mit den Übungsaufgaben. Ein Arbeitsblatt steht dir auch zur Verfügung.

Transkript Analoge Organe und Konvergenz

Hallo, heute lernst du etwas über analoge Organe und Konvergenz. Sicher ist es dir schon aufgefallen: Vögel haben Flügel. Insekten haben aber auch Flügel. Die Flügel der Vögel und der Insekten sind analoge Organe.

Was ist das? Das möchte ich dir nun genauer erklären. Auch den Begriff Konvergenz möchte ich dir erläutern. Du solltest bereits wissen was die Evolutionstheorie besagt und den Mechanismus der Selektion verstanden haben. Ebenso weißt du, was homologe Organe genau sind und wie man sie bestimmt.

Du erinnerst dich sicher noch: Organe sind homolog, wenn sie einen gemeinsamen Grundbauplan aufweisen. Ein Beispiel dafür sind die Vorderextremitäten der Wirbeltiere. So haben der Vogelflügel, die Delfinflosse und der Schweinefuß den gleichen Grundbauplan. Sie haben einen gemeinsamen Vorfahren. Die Organe müssen dabei nicht unbedingt die selbe Funktion erfüllen, stimmen dafür aber im Aufbau überein.

Analoge Organe: Flügel der Vögel und Insekten

Die Flügel der Insekten entsprechen den Flügeln der Vögel. Sie sind keine homologen, sondern analoge Organe. Was aber sind analoge Organe genau? Organe sind analog, wenn sie in ihrer Funktion übereinstimmen. Sie weisen keinen gemeinsamen Grundbauplan auf. Sie haben keinen gemeinsam Ursprung.

Dies trifft auf die Flügel von Vögeln und Insekten zu: Die Flügel der Vögel bestehen aus einem Innenskelett aus Knochen, aus Hautschichten und Federn. Die Flügel der Insekten sind Hautausstülpungen ohne Skelett und Federn. Beide Flügelformen dienen dem Fliegen. Wie konnte es aber zweimal zur Entwicklung von Flügeln kommen?

Beide Flügelformen sind wahrscheinlich über einen langen Zeitraum im Laufe der Evolution entstanden. So wurde der Luftraum zunächst der Lebensraum der Insekten und später auch der der Vögel. Die Flügel stellen in beiden Fällen eine Angepasstheit an den Luftraum dar.

Zunächst kam es durch Mutationen zu Gleitformen. Dieses Merkmal erwies sich wahrscheinlich als Selektionsvorteil, da so die Nahrungssuche und die Flucht vor Fressfeinden erleichtert wurde. Außerdem war die Konkurrenz im Luftraum gering.

Unter ähnlichen Umweltbedingungen hat Selektion also zur Herausbildung ähnlicher Merkmale geführt. Eine gemeinsame Abstammung liegt nicht vor. Dieser Vorgang wird als Konvergenz bezeichnet. Die entsprechenden Organe als analoge Organe. Man kann auch von einer Analogie sprechen.

Analoge Organe: Flossen der Meeressäuger und Fische

Ein weiteres interessantes Beispiel für analoge Organe sind die Flossen der Meeressäuger und die Flossen der Fische. Zu den Meeressäugern gehören Delfine und Wale. Die Flossen sind auch analoge Organe. Sie haben die selbe Funktion: Fortbewegung im Wasser.

Sie sind aber völlig unterschiedlich gebaut. Denn Delfine und Wale stammen von den Landsäugetieren ab, während die Haie, wie ihre Vorfahren, mit den Fischen verwandt sind.

Analoge Organe: Grabbeine des Maulwurf und der Maulwurfsgrille

Die Grabbeine der Maulwurfsgrille und des Maulwurfs sind ebenfalls ein Beispiel für analoge Organe. Das Grabbein der Maulwurfsgrille ist aus dem Insektenbein hervorgegangen. Es hat ein Außenskelett aus Chitin. Das Grabbein des Maulwurfs ist aus der Säugetierhand hervorgegangen. Es hat ein Innenskelett aus Knochen. Die Organe haben die selbe Funktion: Graben unter der Erde. Sie sind aber unterschiedlich gebaut. Denn Maulwurfsgrille und Maulwurf stammen nicht von einem gemeinsamen Vorfahren ab.

Zusammenfassung Analoge Organe und Konvergenz

Du hast in diesem Video gelernt, dass unter ähnlichen Umweltbedingungen ähnliche Organe entstehen können. Die Entstehung analoger Organe wird als Konvergenz bezeichnet.

Analoge Organe sind Organe gleicher Funktion, sie sind stammesgeschichtlich gesehen verschiedenen Ursprungs und das Ergebnis konvergenter Entwicklungen. Eine Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren liegt in diesem Fall nicht vor. Die Organe stimmen in der Funktion, nicht aber im Bauplan überein.

Homologe Organe hingegen entstammen von einem gemeinsamen Vorfahren und stimmen im Grundaufbau überein, können aber ganz andere Funktionen erfüllen. Analoge und homologe Organe verweisen also auf die Veränderlichkeit der Arten und belegen somit die moderne Evolutionstheorie.

Nun weißt du auch warum die Flügel von Insekten und Vögel nicht als homolog, sondern als analog zueinander bezeichnet werden. Tschüss, bis zum nächsten mal!

5 Kommentare

5 Kommentare
  1. EIn sehr hilfreiches Video zur Abiturvorbereitung

    Von Gina K., vor mehr als 2 Jahren
  2. COOL

    Von Mura 62, vor mehr als 2 Jahren
  3. Danke hat mir geholfen bin aber bin erst in der 7

    Von Katkats, vor etwa 5 Jahren
  4. Hilfreich und klar mit einleuchtenden Beispielen

    Von Rpkk, vor mehr als 6 Jahren
  5. Danke war ein sehr gutes Video hat mir sehr geholfen!

    Von Tobias Hiltmann, vor mehr als 7 Jahren

Analoge Organe und Konvergenz Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Analoge Organe und Konvergenz kannst du es wiederholen und üben.
  • Charakterisiere homologe und analoge Organe.

    Tipps

    Flügel von Insekten und Vögeln sind analoge Organe.

    Lösung

    Das griechische Wort „homos“ bedeutet „gleich“. Homologe Organe beziehen sich dabei auf einen gemeinsamen Ursprung und einen gleichen Grundbauplan. Die Funktion der homologen Organe muss nicht identisch sein. Analoge Organe haben wiederum eine gleiche Funktion, wie die Flügel von Insekten und Vögeln. Sie sind aber ganz anders aufgebaut und haben auch keinen gemeinsamen Grundaufbau.

  • Beschreibe den Prozess der Konvergenz.

    Tipps

    Konvergenz führt zur Analogie.

    Lösung

    Konvergenz ist ein Entwicklungsprozess, bei dem analoge Organe entstehen. Die Organe haben also keinen gemeinsamen Ursprung bzw. keine gemeinsame Abstammung. Ihre Ähnlichkeit ist bedingt durch ähnliche Umweltbedingungen. Die Selektion formt anhand der ähnlichen Bedingungen diese Organe nun zu ähnlichen Merkmalen aus, obwohl keine gemeinsame Abstammung besteht.

  • Ordne der Homologie das richtige Homologiekriterium zu.

    Tipps

    Mit Zwischenformen sind verschiedene Entwicklungsstufen der Evolution gemeint, die zu diesem Organ führen.

    Lösung

    Da die Hautschuppen nicht im Mundbereich der Haie liegen, sondern in der äußeren Haut, trifft das Kriterium der Lage nicht zu. Auch das Kriterium der Zwischenformen lässt sich nicht bestätigen, da keine lückenlose Evolutionsreihe von den Hautschuppen der Haie bis zum Wirbeltiergebiss bekannt ist. Jedoch zeigt sich deutlich, dass beide Organe einen sehr ähnlichen Aufbau haben. Das Kriterium der spezifischen Qualität ist daher erfüllt, beide Organe sind homolog.

  • Erläutere, ob es sich um eine Analogie oder eine Homologie handelt.

    Tipps

    Homologe Organe haben den gleichen Grundbauplan.

    Lösung

    Ob es sich um eine Analogie oder eine Homologie handelt, lässt sich nicht von der Funktion des Organs ableiten, sondern vom inneren Aufbau und der Abstammung des Organs.

    Homologe Organe haben einen gleichen inneren Aufbau, müssen aber nicht die gleiche Funktion erfüllen. Analoge Organe hingegen erfüllen eine ähnliche Funktion, auch wenn sie nicht voneinander abstammen. So ist der stromlinienförmige Körperbau von Fischen, Vögeln und Säugetieren im Meer durch ihre Umwelt beeinflusst worden und nicht von ihrer Abstammung (Analogie). Gleiches gilt für das Sprungbein von Insekten und Säugetieren.

    Homologien finden sich häufig beim Knochenbau von höheren Tieren, wie Vögeln und Säugetieren (Flügel und Flossen), aber auch bei den verschiedenen Hörnern der Säugetiere.

  • Bestimme analoge Organe.

    Tipps

    Analoge Organe haben keinen gemeinsamen Grundbauplan, aber eine ähnliche Funktion.

    Lösung

    Analoge Organe weisen keinen gemeinsamen Grundbauplan auf, haben aber eine ähnliche Funktion. So dienen die Flügel der Insekten zum Fliegen, genauso wie die Flügel von Vögeln, dennoch haben sie keinen gemeinsamen Bauplan. Fledermäuse und Flughunde hingegen haben auch eine innere Knochenstruktur mit homologen Knochenstrukturen. Ebenso ähnelt die Flosse der Delfine denen der Haie, trotz unterschiedlicher Bauweise. Dafür haben Wale und Delfine einen ähnlichen Grundaufbau. Das Grabbein der Maulwurfsgrille ist ein Insektenbein und wird dennoch so eingesetzt wie die Hand eines echten Maulwurfs.

  • Bewerte, ob es sich bei der Schwimmblase der Fische und der menschlichen Lunge um analoge oder homologe Organe handelt.

    Tipps

    Die Schwimmblase der Fische hat keine Funktion bei der Atmung.

    Lösung

    Bei der Schwimmblase der Fische und der Lunge der Menschen handelt es sich tatsächlich um homologe Organe. Sie haben zwar einen unterschiedlichen Bau und erfüllen eine unterschiedliche Funktion, dennoch ist ihre Abstammung voneinander über verschiedene Zwischenformen in der Evolution belegt. Das Kriterium der Zwischenform ist erfüllt, es sind homologe Organe.

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