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20.1: Das Leben auf der Erde organisieren - Biologie

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Fähigkeiten zum Entwickeln

  • Diskutieren Sie die Notwendigkeit eines umfassenden Klassifizierungssystems
  • Listen Sie die verschiedenen Ebenen des taxonomischen Klassifikationssystems auf
  • Beschreiben Sie, wie sich Systematik und Taxonomie auf die Phylogenie beziehen
  • Besprechen Sie die Komponenten und den Zweck eines phylogenetischen Baumes

Wissenschaftlich gesprochen wird die Evolutionsgeschichte und Verwandtschaft eines Organismus oder einer Gruppe von Organismen als Phylogenie bezeichnet. Die Phylogenie beschreibt die Beziehungen eines Organismus, z. B. aus welchen Organismen er sich entwickelt hat, mit welcher Art er am engsten verwandt ist und so weiter. Phylogenetische Beziehungen liefern Informationen über gemeinsame Vorfahren, aber nicht unbedingt darüber, wie Organismen ähnlich oder unterschiedlich sind.

Phylogenetische Bäume

Wissenschaftler verwenden ein Werkzeug namens phylogenetischer Baum, um die evolutionären Wege und Verbindungen zwischen Organismen aufzuzeigen. Ein phylogenetischer Baum ist ein Diagramm, das verwendet wird, um evolutionäre Beziehungen zwischen Organismen oder Organismengruppen widerzuspiegeln. Wissenschaftler halten phylogenetische Bäume für eine Hypothese der evolutionären Vergangenheit, da man nicht zurückgehen kann, um die vorgeschlagenen Beziehungen zu bestätigen. Mit anderen Worten, ein „Baum des Lebens“ kann konstruiert werden, um zu veranschaulichen, wann sich verschiedene Organismen entwickelt haben und um die Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen aufzuzeigen (Abbildung (PageIndex{1})).

Im Gegensatz zu einem taxonomischen Klassifikationsdiagramm kann ein phylogenetischer Baum wie eine Karte der Evolutionsgeschichte gelesen werden. Viele phylogenetische Bäume haben eine einzige Abstammungslinie an der Basis, die einen gemeinsamen Vorfahren darstellt. Wissenschaftler nennen solche Bäume verwurzelt, was bedeutet, dass es eine einzige Ahnenlinie gibt (normalerweise von unten oder links gezeichnet), auf die sich alle im Diagramm dargestellten Organismen beziehen. Beachten Sie im verwurzelten phylogenetischen Baum, dass die drei Domänen – Bakterien, Archaea und Eukarya – von einem einzigen Punkt abweichen und sich verzweigen. Der kleine Zweig, den Pflanzen und Tiere (einschließlich Menschen) in diesem Diagramm einnehmen, zeigt, wie jung und winzig diese Gruppen im Vergleich zu anderen Organismen sind. Unbewurzelte Bäume weisen keinen gemeinsamen Vorfahren auf, zeigen jedoch Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den Arten.

In einem verwurzelten Baum zeigt die Verzweigung evolutionäre Beziehungen an (Abbildung (PageIndex{2})). Der Punkt, an dem eine Aufspaltung auftritt, wird als Verzweigungspunkt bezeichnet und stellt dar, wo sich eine einzelne Abstammungslinie zu einer eigenständigen neuen entwickelt hat. Eine Abstammungslinie, die sich früh aus der Wurzel entwickelt hat und unverzweigt bleibt, wird als basales Taxon bezeichnet. Wenn zwei Abstammungslinien von demselben Verzweigungspunkt abstammen, werden sie Schwestertaxa genannt. Ein Zweig mit mehr als zwei Abstammungslinien wird als Polytomie bezeichnet und dient der Veranschaulichung, wo Wissenschaftler nicht alle Beziehungen endgültig bestimmt haben. Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl Schwestertaxa und Polytomie einen Vorfahren haben, dies nicht bedeutet, dass sich die Gruppen von Organismen voneinander getrennt oder entwickelt haben. Organismen in zwei Taxa können sich an einem bestimmten Verzweigungspunkt gespalten haben, aber keines der Taxa hat das andere hervorgebracht.

Die obigen Diagramme können als Weg zum Verständnis der Evolutionsgeschichte dienen. Der Weg kann vom Ursprung des Lebens bis zu jeder einzelnen Spezies verfolgt werden, indem man durch die evolutionären Zweige zwischen den beiden Punkten navigiert. Wenn man mit einer einzigen Art beginnt und bis zum "Stamm" des Baumes zurückverfolgt, kann man auch die Vorfahren dieser Art entdecken und feststellen, wo Linien eine gemeinsame Abstammung haben. Darüber hinaus können mit dem Baum ganze Organismengruppen untersucht werden.

Ein weiterer zu erwähnender Punkt bei der phylogenetischen Baumstruktur ist, dass die Rotation an Verzweigungspunkten die Informationen nicht ändert. Wenn beispielsweise ein Verzweigungspunkt gedreht und die Taxonreihenfolge geändert wurde, änderte dies die Informationen nicht, da die Entwicklung jedes Taxons vom Verzweigungspunkt unabhängig vom anderen war.

Viele Disziplinen innerhalb des Studiums der Biologie tragen dazu bei, zu verstehen, wie sich das vergangene und gegenwärtige Leben im Laufe der Zeit entwickelt hat; diese Disziplinen tragen zusammen dazu bei, den „Baum des Lebens“ aufzubauen, zu aktualisieren und zu erhalten. Informationen werden verwendet, um Organismen basierend auf evolutionären Beziehungen in einem wissenschaftlichen Gebiet namens Systematik zu organisieren und zu klassifizieren. Daten können von Fossilien, von der Untersuchung der Struktur von Körperteilen oder Molekülen, die von einem Organismus verwendet werden, und von DNA-Analysen gesammelt werden. Durch die Kombination von Daten aus vielen Quellen können Wissenschaftler die Phylogenie eines Organismus zusammenstellen; Da phylogenetische Bäume Hypothesen sind, werden sie sich weiter verändern, wenn neue Lebensformen entdeckt und neue Informationen gewonnen werden.

Einschränkungen phylogenetischer Bäume

Es ist leicht anzunehmen, dass sich näher verwandte Organismen ähnlicher sehen, und obwohl dies häufig der Fall ist, ist dies nicht immer der Fall. Wenn sich zwei eng verwandte Linien in einer signifikant unterschiedlichen Umgebung oder nach der Evolution einer größeren neuen Anpassung entwickelt haben, ist es möglich, dass die beiden Gruppen unterschiedlicher erscheinen als andere Gruppen, die nicht so eng verwandt sind. Der phylogenetische Baum in Abbildung (PageIndex{3}) zeigt zum Beispiel, dass Eidechsen und Kaninchen beide amniotische Eier haben, während Frösche dies nicht tun; dennoch erscheinen Eidechsen und Frösche ähnlicher als Eidechsen und Kaninchen.

Ein weiterer Aspekt phylogenetischer Bäume ist, dass die Äste, sofern nicht anders angegeben, nicht die Zeitdauer, sondern nur die evolutionäre Ordnung berücksichtigen. Mit anderen Worten, die Länge einer Verzweigung bedeutet normalerweise weder mehr Zeit, noch bedeutet eine kurze Verzweigung weniger Zeit – es sei denn, dies ist im Diagramm angegeben. In Abbildung (PageIndex{3}) zeigt der Baum beispielsweise nicht an, wie viel Zeit zwischen der Entwicklung von Fruchtwassereiern und Haaren verstrichen ist. Was der Baum zeigt, ist die Reihenfolge, in der die Dinge stattfanden. Wieder mit Abbildung (PageIndex{3}) zeigt der Baum, dass das älteste Merkmal die Wirbelsäule ist, gefolgt von den aufklappbaren Kiefern und so weiter. Denken Sie daran, dass jeder phylogenetische Baum ein Teil des größeren Ganzen ist und wie ein echter Baum nicht nur in eine Richtung wächst, nachdem sich ein neuer Zweig entwickelt hat. Für die Organismen in Abbildung (PageIndex{3}) bedeutet dies nicht, dass die Evolution der Wirbellosen aufgehört hat, nur weil sich eine Wirbelsäule entwickelt hat, sondern nur, dass sich ein neuer Zweig gebildet hat. Auch Gruppen, die nicht eng verwandt sind, sich aber unter ähnlichen Bedingungen entwickeln, können einander phänotypisch ähnlicher erscheinen als einem nahen Verwandten.

Link zum Lernen: Besuchen Sie diese Website, um interaktive Übungen zu sehen, mit denen Sie die evolutionären Beziehungen zwischen den Arten erkunden können.

Die Klassifikationsstufen

Taxonomie (was wörtlich "Anordnungsrecht" bedeutet) ist die Wissenschaft der Klassifizierung von Organismen, um international gemeinsame Klassifizierungssysteme zu erstellen, wobei jeder Organismus in immer umfassendere Gruppierungen eingeordnet wird. Denken Sie darüber nach, wie ein Lebensmittelgeschäft organisiert ist. Ein großer Raum ist in Abteilungen wie Produkte, Milchprodukte und Fleisch unterteilt. Dann teilt sich jede Abteilung weiter in Gänge, dann jede Gänge in Kategorien und Marken und schließlich ein einzelnes Produkt. Diese Organisation von größeren zu kleineren, spezifischeren Kategorien wird als hierarchisches System bezeichnet.

Das taxonomische Klassifikationssystem (nach seinem Erfinder Carl Linnaeus, einem schwedischen Botaniker, Zoologen und Arzt auch Linné-System genannt) verwendet ein hierarchisches Modell. Ausgehend vom Ursprungsort werden die Gruppen spezifischer, bis ein Zweig als eine einzige Art endet. Zum Beispiel teilen Wissenschaftler nach dem gemeinsamen Beginn allen Lebens Organismen in drei große Kategorien ein, die als Domäne bezeichnet werden: Bakterien, Archaea und Eukarya. Innerhalb jeder Domäne gibt es eine zweite Kategorie, die ein Königreich genannt wird. Nach den Königreichen sind die folgenden Kategorien mit zunehmender Spezifität: Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung und Art (Abbildung (PageIndex{4})).

Das Königreich Animalia stammt aus der Domäne Eukarya. Für den gewöhnlichen Hund wären die Klassifizierungsstufen wie in Abbildung (PageIndex{4}) gezeigt. Daher hat der vollständige Name eines Organismus technisch gesehen acht Begriffe. Für den Hund sind es: Eukarya, Animalia, Chordata, Mammalia, Carnivora, Canidae, Canis, und Lupus. Beachten Sie, dass jeder Name mit Ausnahme von Arten groß geschrieben wird und die Gattungs- und Artnamen kursiv sind. Wissenschaftler bezeichnen einen Organismus im Allgemeinen nur durch seine Gattung und Art, was sein wissenschaftlicher Zweiwortname ist, in der sogenannten binomialen Nomenklatur. Daher lautet der wissenschaftliche Name des Hundes Wolf. Der Name auf jeder Ebene wird auch als Taxon bezeichnet. Mit anderen Worten, Hunde sind in Ordnung Carnivora. Carnivora ist der Name des Taxons auf Ordnungsebene; Canidae ist das Taxon auf Familienebene und so weiter. Organismen haben auch einen gebräuchlichen Namen, den Menschen normalerweise verwenden, in diesem Fall Hund. Beachten Sie, dass der Hund zusätzlich eine Unterart ist: die „vertraut" in Canis lupus familiaris. Unterarten sind Mitglieder derselben Art, die in der Lage sind, sich zu paaren und lebensfähige Nachkommen zu reproduzieren, aber sie werden aufgrund geographischer oder verhaltensbedingter Isolation oder anderer Faktoren als separate Unterarten betrachtet.

Abbildung (PageIndex{5}) zeigt, wie sich die Niveaus in Richtung Spezifität mit anderen Organismen bewegen. Beachten Sie, wie der Hund eine Domäne mit der größten Vielfalt von Organismen teilt, einschließlich Pflanzen und Schmetterlingen. Auf jeder Unterebene werden sich die Organismen ähnlicher, weil sie enger verwandt sind. Historisch haben Wissenschaftler Organismen anhand von Merkmalen klassifiziert, aber mit der Entwicklung der DNA-Technologie wurden genauere Phylogenien bestimmt.

Kunstverbindung

Auf welcher Ebene werden Katzen und Hunde als Teil derselben Gruppe angesehen?

Link zum Lernen: Besuchen Sie diese Website, um drei Organismen – Bär, Orchidee und Seegurke – von Königreich zu Spezies zu klassifizieren. Um das Spiel zu starten, klicken Sie unter Leben klassifizieren auf das Bild des Bären oder auf die Schaltfläche Interaktiv starten.

Jüngste genetische Analysen und andere Fortschritte haben ergeben, dass einige frühere phylogenetische Klassifikationen nicht mit der evolutionären Vergangenheit übereinstimmen; Daher müssen Änderungen und Aktualisierungen vorgenommen werden, wenn neue Entdeckungen auftreten. Denken Sie daran, dass phylogenetische Bäume Hypothesen sind und modifiziert werden, wenn Daten verfügbar werden. Darüber hinaus hat sich die Klassifikation in der Vergangenheit darauf konzentriert, Organismen hauptsächlich nach gemeinsamen Merkmalen zu gruppieren, und veranschaulicht nicht unbedingt, wie die verschiedenen Gruppen aus evolutionärer Perspektive zueinander in Beziehung stehen. Trotz der Tatsache, dass ein Nilpferd mehr einem Schwein als einem Wal ähnelt, kann es zum Beispiel der nächste lebende Verwandte des Wals sein.

Zusammenfassung

Wissenschaftler gewinnen ständig neue Informationen, die helfen, die Evolutionsgeschichte des Lebens auf der Erde zu verstehen. Jede Gruppe von Organismen durchlief ihre eigene evolutionäre Reise, die als Phylogenie bezeichnet wird. Jeder Organismus ist mit anderen verwandt, und basierend auf morphologischen und genetischen Beweisen versuchen Wissenschaftler, die evolutionären Wege allen Lebens auf der Erde zu kartieren. Historisch wurden Organismen in einem taxonomischen Klassifikationssystem organisiert. Heutzutage bauen viele Wissenschaftler jedoch phylogenetische Bäume, um evolutionäre Beziehungen zu veranschaulichen.

Kunstverbindungen

[link] Auf welcher Ebene werden Katzen und Hunde als Teil derselben Gruppe angesehen?

[link] Katzen und Hunde gehören auf fünf Ebenen zur selben Gruppe: beide gehören zur Domäne Eukarya, dem Königreich Animalia, dem Stamm Chordata, der Klasse Mammalia und der Ordnung Carnivora.

Rezensionsfragen

Was wird verwendet, um die Phylogenie zu bestimmen?

  1. Mutationen
  2. DNA
  3. Evolutionsgeschichte
  4. Organismen auf der Erde

C

Was leisten Wissenschaftler im Bereich der Systematik?

  1. Entdecken Sie neue Fossilienstandorte
  2. Organisieren und klassifizieren Sie Organismen
  3. neue Arten benennen
  4. Kommunikation unter Feldbiologen

B

Welche Aussage zum taxonomischen Klassifikationssystem ist richtig?

  1. Es gibt mehr Domänen als Königreiche.
  2. Königreiche sind die oberste Kategorie der Klassifizierung.
  3. Klassen sind Unterteilungen von Ordnungen.
  4. Unterarten sind die spezifischste Kategorie der Klassifikation.

D

Welcher Begriff bezieht sich in einem phylogenetischen Baum auf Linien, die von derselben Stelle abweichen?

  1. Schwestertaxa
  2. basale Taxa
  3. verwurzelte Taxa
  4. dichotome Taxa

EIN

Freie Antwort

Wie verhält sich ein phylogenetischer Baum zum Ablauf der Zeit?

Der phylogenetische Baum zeigt die Reihenfolge, in der evolutionäre Ereignisse stattfanden und in welcher Reihenfolge sich bestimmte Merkmale und Organismen im Verhältnis zu anderen entwickelten. Es hat nichts mit der Zeit zu tun.

Einige Organismen, die in einem phylogenetischen Baum sehr eng verwandt erscheinen, sind möglicherweise nicht wirklich eng verwandt. Warum ist das?

In den meisten Fällen sind Organismen, die nahe verwandt erscheinen, tatsächlich; es gibt jedoch Fälle, in denen sich Organismen durch Konvergenz entwickelt haben und eng verwandt erscheinen, es aber nicht sind.

Nennen Sie die verschiedenen Ebenen des taxonomischen Klassifikationssystems.

Domäne, Königreich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Spezies

Glossar

Basaltaxon
Zweig auf einem phylogenetischen Baum, der sich nicht wesentlich vom Wurzelvorfahren unterscheidet
binomischen Nomenklatur
System von zweiteiligen wissenschaftlichen Namen für einen Organismus, das Gattungs- und Artnamen umfasst
Verzweigungspunkt
Knoten in einem phylogenetischen Baum, in dem sich eine einzelne Linie in verschiedene neue aufspaltet
Klasse
Einteilung des Stammes im taxonomischen Klassifikationssystem
Familie
Ordnungsaufteilung im taxonomischen Klassifikationssystem
Gattung
Familieneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem; der erste Teil des binomialen wissenschaftlichen Namens
Königreich
Domäneneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem
Auftrag
Klasseneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem
Stammbaum
Diagramm, das verwendet wird, um die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen oder Gruppen von Organismen widerzuspiegeln
Phylogenie
Evolutionsgeschichte und Verwandtschaft eines Organismus oder einer Gruppe von Organismen
Stamm
(Plural: Phyla) Einteilung des Königreichs im taxonomischen Klassifikationssystem
Polytomie
Zweig auf einem phylogenetischen Baum mit mehr als zwei Gruppen oder Taxa
verwurzelt
einzelne Ahnenlinie auf einem phylogenetischen Baum, auf den sich alle im Diagramm dargestellten Organismen beziehen
Schwestertaxa
zwei Abstammungslinien, die vom selben Verzweigungspunkt abweichen
Systematik
Bereich der Organisation und Klassifizierung von Organismen basierend auf evolutionären Beziehungen
Taxon
(Plural: Taxa) einstufig im taxonomischen Klassifikationssystem
Taxonomie
Wissenschaft der Klassifizierung von Organismen

31 Das Leben auf der Erde organisieren

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Diskutieren Sie die Notwendigkeit eines umfassenden Klassifizierungssystems
  • Listen Sie die verschiedenen Ebenen des taxonomischen Klassifikationssystems auf
  • Beschreiben Sie, wie sich Systematik und Taxonomie auf die Phylogenie beziehen
  • Besprechen Sie die Komponenten und den Zweck eines phylogenetischen Baums

In wissenschaftlicher Hinsicht ist Phylogenie die evolutionäre Geschichte und Verwandtschaft eines Organismus oder einer Gruppe von Organismen. Eine Phylogenie beschreibt die Beziehungen des Organismus, beispielsweise aus welchen Organismen er sich entwickelt haben könnte oder mit welcher Art er am engsten verwandt ist. Phylogenetische Beziehungen liefern Informationen über gemeinsame Vorfahren, aber nicht unbedingt darüber, wie Organismen ähnlich oder unterschiedlich sind.


Kunstverbindung

Auf jeder Unterebene des taxonomischen Klassifikationssystems werden sich Organismen ähnlicher. Hunde und Wölfe sind dieselbe Art, weil sie sich fortpflanzen und lebensfähige Nachkommen produzieren können, aber sie sind unterschiedlich genug, um als verschiedene Unterarten klassifiziert zu werden. (Credit „plant“: Änderung der Arbeit von „berduchwal“/Flickr Credit „Insekt“: Änderung der Arbeit von Jon Sullivan Credit „Fisch“: Änderung der Arbeit von Christian Mehlführer Credit „Rabbit“: Änderung der Arbeit von Aidan Wojtas Credit „ cat“: Änderung der Arbeit von Jonathan Lidbeck Credit „Fox“: Änderung der Arbeit von Kevin Bacher, NPS Credit „Jakal“: Änderung der Arbeit von Thomas A. Hermann, NBII, USGS Credit „Wolf“: Änderung der Arbeit von Robert Dewar Kredit „Hund“: Änderung der Arbeit durch „digital_image_fan“/Flickr)

Auf welcher Ebene werden Katzen und Hunde als Teil derselben Gruppe angesehen?


Taxonomie (was wörtlich „Anordnungsrecht“ bedeutet) ist die Wissenschaft der Klassifizierung von Organismen, um international gemeinsame Klassifizierungssysteme zu konstruieren, wobei jeder Organismus in immer umfassendere Gruppierungen eingeordnet wird. Denken Sie darüber nach, wie ein Lebensmittelgeschäft organisiert ist. Ein großer Raum ist in Abteilungen wie Produkte, Milchprodukte und Fleisch unterteilt. Dann teilt sich jede Abteilung weiter in Gänge, dann jede Gänge in Kategorien und Marken und schließlich ein einzelnes Produkt. Diese Organisation von größeren zu kleineren, spezifischeren Kategorien wird als hierarchisches System bezeichnet.

Das taxonomische Klassifikationssystem (nach seinem Erfinder Carl Linnaeus, einem schwedischen Botaniker, Zoologen und Arzt auch Linné-System genannt) verwendet ein hierarchisches Modell. Ausgehend vom Ursprungsort werden die Gruppen spezifischer, bis ein Zweig als eine einzige Art endet. Zum Beispiel teilen Wissenschaftler nach dem gemeinsamen Beginn allen Lebens Organismen in drei große Kategorien ein, die als Domäne bezeichnet werden: Bakterien, Archaea und Eukarya. Innerhalb jeder Domäne gibt es eine zweite Kategorie, die als Königreich bezeichnet wird. Nach den Königreichen sind die folgenden Kategorien mit zunehmender Spezifität: Stamm , Klasse , Ordnung , Familie , Gattung und Spezies (Abbildung).

Das taxonomische Klassifikationssystem verwendet ein hierarchisches Modell, um lebende Organismen in immer spezifischere Kategorien einzuteilen. Der gemeine Hund, Canis lupus familiaris, ist eine Unterart von Wolf, zu dem auch der Wolf und der Dingo gehören. (Kredit „Hund“: Änderung der Arbeit von Janneke Vreugdenhil)

Die Abbildung zeigt, wie sich die Niveaus bei anderen Organismen in Richtung Spezifität bewegen. Beachten Sie, wie der Hund eine Domäne mit der größten Vielfalt von Organismen teilt, einschließlich Pflanzen und Schmetterlingen. Auf jeder Unterebene werden sich die Organismen ähnlicher, weil sie enger verwandt sind. Historisch haben Wissenschaftler Organismen anhand von Merkmalen klassifiziert, aber mit der Entwicklung der DNA-Technologie wurden genauere Phylogenien bestimmt.


Abschnittszusammenfassung

Wissenschaftler gewinnen ständig neue Informationen, die helfen, die Evolutionsgeschichte des Lebens auf der Erde zu verstehen. Jede Gruppe von Organismen durchlief ihre eigene evolutionäre Reise, die als Phylogenie bezeichnet wird. Jeder Organismus ist mit anderen verwandt, und basierend auf morphologischen und genetischen Beweisen versuchen Wissenschaftler, die evolutionären Wege allen Lebens auf der Erde zu kartieren. Historisch wurden Organismen in einem taxonomischen Klassifikationssystem organisiert. Heutzutage bauen viele Wissenschaftler jedoch phylogenetische Bäume, um evolutionäre Beziehungen zu veranschaulichen.


Das Leben auf der Erde organisieren

Alles Leben auf der Erde hat sich aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt. Biologen stellen fest, wie Organismen miteinander verwandt sind, indem sie phylogenetische Bäume konstruieren. Mit anderen Worten, ein „Baum des Lebens“ kann konstruiert werden, um zu veranschaulichen, wann sich verschiedene Organismen entwickelt haben und um die Beziehungen zwischen verschiedenen Organismen aufzuzeigen, wie in [link] gezeigt. Beachten Sie, dass von einem einzigen Punkt aus die drei Domänen Archaea, Bacteria und Eukarya divergieren und sich dann wiederholt verzweigen. Der kleine Zweig, den Pflanzen und Tiere (einschließlich Menschen) in diesem Diagramm einnehmen, zeigt, wie spät diese Gruppen im Vergleich zu anderen Gruppen entstanden sind.

Der phylogenetische Baum in [link] veranschaulicht den Weg der Evolutionsgeschichte. Der Weg kann vom Ursprung des Lebens bis zu jeder einzelnen Spezies verfolgt werden, indem man durch die evolutionären Zweige zwischen den beiden Punkten navigiert. Wenn man von einer einzelnen Art ausgeht und bis zu einem beliebigen Verzweigungspunkt zurückverfolgt, können die mit ihr verwandten Organismen in verschiedenen Graden der Nähe identifiziert werden.

EIN Phylogenie ist die Evolutionsgeschichte und die Beziehungen zwischen einer Art oder Gruppe von Arten. Das Studium von Organismen mit dem Ziel, ihre Beziehungen abzuleiten, nennt man Systematik.

Viele Disziplinen innerhalb des Studiums der Biologie tragen dazu bei, zu verstehen, wie sich das vergangene und gegenwärtige Leben im Laufe der Zeit entwickelt hat, und zusammen tragen sie dazu bei, den „Baum des Lebens“ aufzubauen, zu aktualisieren und zu erhalten. Die gesammelten Informationen können Daten aus Fossilien, aus dem Studium der Morphologie, aus der Struktur von Körperteilen oder aus der molekularen Struktur umfassen, wie beispielsweise die Sequenz von Aminosäuren in Proteinen oder DNA-Nukleotiden. Durch die Berücksichtigung der Bäume, die von verschiedenen Datensätzen generiert wurden, können Wissenschaftler die Phylogenie einer Art zusammenstellen.

Wissenschaftler entdecken weiterhin neue Arten des Lebens auf der Erde sowie neue Charakterinformationen, so dass sich Bäume ändern, wenn neue Daten eintreffen.

Die Klassifikationsstufen

Taxonomie (was wörtlich „Anordnungsrecht“ bedeutet) ist die Wissenschaft der Benennung und Gruppierung von Arten, um ein international gemeinsames Klassifikationssystem zu konstruieren. Das taxonomische Klassifikationssystem (nach seinem Erfinder Carl Linnaeus, einem schwedischen Naturforscher auch Linné-System genannt) verwendet ein hierarchisches Modell. Ein hierarchisches System hat Ebenen und jede Gruppe auf einer der Ebenen enthält Gruppen auf der nächstniedrigeren Ebene, so dass auf der untersten Ebene jedes Mitglied zu einer Reihe von verschachtelten Gruppen gehört. Eine Analogie ist die verschachtelte Reihe von Verzeichnissen auf dem Hauptlaufwerk eines Computers. In der umfassendsten Gruppierung teilen Wissenschaftler beispielsweise Organismen in drei ein Domänen: Bakterien, Archaea und Eukarya. Innerhalb jeder Domäne gibt es eine zweite Ebene namens a Königreich. Jede Domäne enthält mehrere Königreiche. Innerhalb von Königreichen sind die folgenden Kategorien mit zunehmender Spezifität: Stamm, Klasse, Auftrag, Familie, Gattung, und Spezies.

Als Beispiel sind die Klassifizierungsstufen für den Haushund in [link] dargestellt. Die Gruppe auf jeder Ebene heißt a Taxon (Plural: Taxa). Mit anderen Worten, für den Hund ist Carnivora das Taxon auf Ordnungsebene, Canidae ist das Taxon auf Familienebene und so weiter. Organismen haben auch einen gebräuchlichen Namen, den Menschen normalerweise verwenden, wie Haushund oder Wolf. Jeder Taxonname wird mit Ausnahme von Arten großgeschrieben, und die Gattungs- und Artnamen werden kursiv gedruckt. Wissenschaftler bezeichnen einen Organismus durch seine Gattungs- und Artnamen zusammen, allgemein als wissenschaftlicher Name oder lateinischer Name bezeichnet. Dieses Zwei-Namen-System heißt binomischen Nomenklatur. Der wissenschaftliche Name des Wolfes lautet daher Wolf. Jüngste Untersuchungen der DNA von Haushunden und Wölfen legen nahe, dass der Haushund eine Unterart des Wolfes ist, nicht seine eigene Art, daher erhält er einen zusätzlichen Namen, um seinen Unterartstatus anzuzeigen. Canis lupus familiaris.

[link] zeigt auch, wie sich taxonomische Ebenen in Richtung Spezifität bewegen. Beachten Sie, wie innerhalb des Bereichs der Hund mit der größten Vielfalt an Organismen gruppiert ist. Dazu gehören Pflanzen und andere nicht abgebildete Organismen wie Pilze und Protisten. Auf jeder Unterebene werden sich die Organismen ähnlicher, weil sie enger verwandt sind. Bevor Darwins Evolutionstheorie entwickelt wurde, klassifizierten Naturforscher manchmal Organismen anhand willkürlicher Ähnlichkeiten, aber seit die Evolutionstheorie im 19. Jahrhundert vorgeschlagen wurde, arbeiten Biologen daran, dass das Klassifizierungssystem evolutionäre Beziehungen widerspiegelt. Dies bedeutet, dass alle Mitglieder eines Taxons einen gemeinsamen Vorfahren haben und enger miteinander verwandt sein sollten als mit Mitgliedern anderer Taxa.

Jüngste genetische Analysen und andere Fortschritte haben ergeben, dass einige frühere taxonomische Klassifikationen die tatsächlichen evolutionären Beziehungen nicht widerspiegeln und daher Änderungen und Aktualisierungen vorgenommen werden müssen, wenn neue Entdeckungen stattfinden. Ein dramatisches und aktuelles Beispiel war das Auseinanderbrechen prokaryotischer Arten, die bis in die 1970er Jahre alle als Bakterien klassifiziert wurden. Ihre Aufteilung in Archaeen und Bakterien erfolgte nach der Erkenntnis, dass ihre großen genetischen Unterschiede ihre Aufteilung in zwei von drei grundlegenden Lebenszweigen rechtfertigten.

In welchen Stufen werden Katzen und Hunde als Teil derselben Gruppe angesehen?

Besuchen Sie diese PBS-Site, um mehr über die Taxonomie zu erfahren. Klicken Sie unter Leben klassifizieren auf Interaktiv starten.

Klassifikation und Phylogenie

Wissenschaftler verwenden ein Werkzeug namens phylogenetischer Baum, um die evolutionären Wege und Beziehungen zwischen Organismen aufzuzeigen. EIN Stammbaum ist ein Diagramm, das verwendet wird, um evolutionäre Beziehungen zwischen Organismen oder Organismengruppen widerzuspiegeln. Die hierarchische Klassifizierung von Gruppen, die in inklusiveren Gruppen verschachtelt sind, spiegelt sich in Diagrammen wider. Wissenschaftler halten phylogenetische Bäume für eine Hypothese der evolutionären Vergangenheit, da man nicht durch die Zeit zurückgehen kann, um die vorgeschlagenen Beziehungen zu bestätigen.

Anders als bei einer taxonomischen Klassifikation kann ein phylogenetischer Baum wie eine Karte der Evolutionsgeschichte gelesen werden, wie in [link] gezeigt. Gemeinsame Merkmale werden verwendet, um phylogenetische Bäume zu konstruieren. Der Punkt, an dem eine Aufspaltung in einem Baum auftritt, genannt a Verzweigungspunkt, repräsentiert, wo sich eine einzelne Linie in verschiedene neue entwickelt hat. Viele phylogenetische Bäume haben einen einzigen Verzweigungspunkt an der Basis, der einen gemeinsamen Vorfahren aller Zweige im Baum darstellt. Wissenschaftler nennen solche Bäume verwurzelt, was bedeutet, dass es ein einziges Ahnentaxon an der Basis eines phylogenetischen Baumes gibt, von dem alle im Diagramm dargestellten Organismen abstammen. Wenn zwei Abstammungslinien von demselben Verzweigungspunkt abstammen, heißen sie Schwestertaxa, zum Beispiel die beiden Orang-Utan-Arten. Ein Verzweigungspunkt mit mehr als zwei Gruppen veranschaulicht eine Situation, für die Wissenschaftler keine endgültigen Beziehungen haben. Ein Beispiel dafür sind die drei Zweige, die zur Gorilla-Unterart führen, deren genaue Verwandtschaft noch nicht verstanden ist. Es ist wichtig zu beachten, dass Schwestertaxa einen Vorfahren haben, was nicht bedeutet, dass sich ein Taxon aus dem anderen entwickelt hat. Der Verzweigungspunkt oder die Aufteilung stellt einen gemeinsamen Vorfahren dar, der in der Vergangenheit existierte, aber nicht mehr existiert. Menschen haben sich nicht aus Schimpansen entwickelt (und Schimpansen haben sich auch nicht aus Menschen entwickelt), obwohl sie unsere nächsten lebenden Verwandten sind. Sowohl Menschen als auch Schimpansen haben sich aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt, der, so glauben Wissenschaftler, vor sechs Millionen Jahren lebte und sich sowohl von modernen Schimpansen als auch von modernen Menschen unterschied.

Die Verzweigungspunkte und die Verzweigungen in der phylogenetischen Baumstruktur implizieren auch einen evolutionären Wandel. Manchmal werden die signifikanten Zeichenänderungen an einer Verzweigung oder einem Verzweigungspunkt identifiziert. Zum Beispiel zeigt in [link] der Verzweigungspunkt, der die Säugetier- und Reptilienlinie aus der Froschlinie hervorbringt, den Ursprung des Fruchtwasser-Ei-Charakters. Auch der Verzweigungspunkt, der Organismen mit Beinen hervorbringt, wird beim gemeinsamen Vorfahren von Säugetieren, Reptilien, Amphibien und Kieferfischen angegeben.

Diese interaktive Übung ermöglicht es Ihnen, die evolutionären Beziehungen zwischen den Arten zu erkunden.

Einschränkungen phylogenetischer Bäume

Es ist leicht anzunehmen, dass sich näher verwandte Organismen ähnlicher sehen, und obwohl dies häufig der Fall ist, ist dies nicht immer der Fall. Wenn sich zwei eng verwandte Linien in einer signifikant unterschiedlichen Umgebung oder nach der Entwicklung einer großen neuen Anpassung entwickelt haben, können sie ganz anders aussehen, noch mehr als andere Gruppen, die nicht so eng verwandt sind. Zum Beispiel zeigt der phylogenetische Baum in [link], dass Eidechsen und Kaninchen beide Fruchtwassereier haben, während Salamander (innerhalb der Froschlinie) noch nicht an der Oberfläche sind, Eidechsen und Salamander erscheinen sich ähnlicher als Eidechsen und Kaninchen.

Ein weiterer Aspekt phylogenetischer Bäume ist, dass die Zweige, sofern nicht anders angegeben, keine Zeitdauer anzeigen, sondern nur die zeitliche Reihenfolge der evolutionären Ereignisse. Mit anderen Worten, eine lange Verzweigung bedeutet nicht unbedingt mehr verstrichene Zeit, noch bedeutet eine kurze Verzweigung weniger verstrichene Zeit – es sei denn, dies ist im Diagramm angegeben. In [link] gibt der Baum beispielsweise nicht an, wie viel Zeit zwischen der Entwicklung von Fruchtwassereiern und Haaren verstrichen ist. Was der Baum zeigt, ist die Reihenfolge, in der die Dinge stattfanden. Wieder mit [link] zeigt der Baum, dass das älteste Merkmal die Wirbelsäule ist, gefolgt von aufklappbaren Kiefern und so weiter. Denken Sie daran, dass jeder phylogenetische Baum ein Teil des größeren Ganzen ist und ähnlich wie ein echter Baum nicht nur in eine Richtung wächst, nachdem sich ein neuer Zweig entwickelt hat. Für die Organismen in [link] bedeutet dies nicht, dass die Evolution der Wirbellosen aufgehört hat, nur weil sich eine Wirbelsäule entwickelt hat, sondern nur, dass sich ein neuer Zweig gebildet hat. Auch Gruppen, die nicht eng verwandt sind, sich aber unter ähnlichen Bedingungen entwickeln, können einander ähnlicher erscheinen als einem nahen Verwandten.

Abschnittszusammenfassung

Wissenschaftler gewinnen ständig neue Informationen, die helfen, die Evolutionsgeschichte des Lebens auf der Erde zu verstehen. Jede Gruppe von Organismen durchlief ihre eigene evolutionäre Reise, die als Phylogenie bezeichnet wird. Jeder Organismus ist mit anderen verwandt, und basierend auf morphologischen und genetischen Beweisen versuchen Wissenschaftler, die evolutionären Wege allen Lebens auf der Erde zu kartieren. Historisch wurden Organismen in einem taxonomischen Klassifikationssystem organisiert. Heutzutage erstellen jedoch viele Wissenschaftler phylogenetische Bäume, um evolutionäre Beziehungen zu veranschaulichen, und es wird erwartet, dass das taxonomische Klassifikationssystem evolutionäre Beziehungen widerspiegelt.

Kunstverbindungen

[link] Auf welchen Ebenen werden Katzen und Hunde als Teil derselben Gruppe angesehen?

[link] Katzen und Hunde gehören auf fünf Ebenen zur selben Gruppe: beide gehören zur Domäne Eukarya, dem Königreich Animalia, dem Stamm Chordata, der Klasse Mammalia und der Ordnung Carnivora.

Mehrfachauswahl

Was ist eine Phylogenie eine Beschreibung von?

Was leisten Wissenschaftler im Bereich der Systematik?

  1. Entdecken Sie neue Fossilienstandorte
  2. Organisieren und klassifizieren Sie Organismen
  3. neue Arten benennen
  4. Kommunikation zwischen Feldbiologen

Welche Aussage zum taxonomischen Klassifikationssystem ist richtig?

  1. Es gibt mehr Domänen als Königreiche.
  2. Königreiche sind die oberste Kategorie der Klassifizierung.
  3. Ein Stamm kann in mehr als einem Königreich vertreten sein.
  4. Arten sind die spezifischste Kategorie der Klassifikation.

Welche beschreibt die Beziehung zwischen Schimpansen und Menschen am besten?

  1. Schimpansen haben sich vom Menschen entwickelt
  2. der Mensch hat sich aus Schimpansen entwickelt
  3. Schimpansen und Menschen haben sich aus einem gemeinsamen Vorfahren entwickelt
  4. Schimpansen und Menschen gehören derselben Spezies an

Welche beschreibt am besten einen Verzweigungspunkt in einem phylogenetischen Baum?

Freie Antwort

Wie zeigt ein phylogenetischer Baum wichtige evolutionäre Ereignisse innerhalb einer Linie an?

Der phylogenetische Baum zeigt die Reihenfolge, in der evolutionäre Ereignisse stattfanden und in welcher Reihenfolge sich bestimmte Merkmale und Organismen im Verhältnis zu anderen entwickelten. Es gibt im Allgemeinen keine Zeitdauern an.

Nennen Sie die verschiedenen Ebenen des taxonomischen Klassifikationssystems.

Domäne, Königreich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung und Art.

Glossar


Glossar

Basaltaxon

Zweig auf einem phylogenetischen Baum, der sich nicht wesentlich vom Wurzelvorfahren unterscheidet

Binomischen Nomenklatur

System von zweiteiligen wissenschaftlichen Namen für einen Organismus, das Gattungs- und Artnamen umfasst

Verzweigungspunkt

Knoten in einem phylogenetischen Baum, in dem sich eine einzelne Linie in verschiedene neue aufspaltet

Klasse

Einteilung des Stammes im taxonomischen Klassifikationssystem

Familie

Ordnungsaufteilung im taxonomischen Klassifikationssystem

Gattung

Familieneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem der erste Teil des binomialen wissenschaftlichen Namens

Königreich

Domäneneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem

Auftrag

Klasseneinteilung im taxonomischen Klassifikationssystem

Stammbaum

Diagramm, das verwendet wird, um die evolutionären Beziehungen zwischen Organismen oder Gruppen von Organismen widerzuspiegeln

Phylogenie

Evolutionsgeschichte und Verwandtschaft eines Organismus oder einer Gruppe von Organismen

Stamm

(Plural: Phyla) Einteilung des Königreichs im taxonomischen Klassifikationssystem

Polytomie

Zweig auf einem phylogenetischen Baum mit mehr als zwei Gruppen oder Taxa

Verwurzelt

einzelne Ahnenlinie auf einem phylogenetischen Baum, auf den sich alle im Diagramm dargestellten Organismen beziehen

Schwestertaxa

zwei Abstammungslinien, die vom selben Verzweigungspunkt abweichen

Systematik

Bereich der Organisation und Klassifizierung von Organismen basierend auf evolutionären Beziehungen


Kunstverbindung

Auf jeder Unterebene des taxonomischen Klassifikationssystems werden sich Organismen ähnlicher. Hunde und Wölfe sind dieselbe Art, weil sie sich fortpflanzen und lebensfähige Nachkommen produzieren können, aber sie sind unterschiedlich genug, um als verschiedene Unterarten klassifiziert zu werden. (Credit „plant“: Änderung der Arbeit von „berduchwal“/Flickr Credit „Insekt“: Änderung der Arbeit von Jon Sullivan Credit „Fisch“: Änderung der Arbeit von Christian Mehlführer Credit „Rabbit“: Änderung der Arbeit von Aidan Wojtas Credit „ cat“: Änderung der Arbeit von Jonathan Lidbeck Credit „Fox“: Änderung der Arbeit von Kevin Bacher, NPS Credit „Jakal“: Änderung der Arbeit von Thomas A. Hermann, NBII, USGS Credit „Wolf“: Änderung der Arbeit von Robert Dewar Kredit „Hund“: Änderung der Arbeit durch „digital_image_fan“/Flickr)

Auf welchen Ebenen gehören Katzen und Hunde zur gleichen Gruppe?


Wie ist das Leben auf der Erde organisiert?

Angenommen, Sie beziehen sich auf die Taxonomie: Domäne, Königreich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art.

Erläuterung:

Die Taxonomie, das Studium der Organisation des Lebens auf der Erde, klassifiziert Organismen nach ihren ähnlichen Merkmalen. Die breiteste Kategorie, die Domänen, kann jeweils Millionen von Arten enthalten. Es gibt 3: Archea, Bakterien und Eukarya.

Archea besteht aus prokaryotischen (einer primitiveren Zelltypen) Zellen ohne Kerne, die Extremophile sind, oder Organismen, die in extremen Umgebungen wie Vulkanschloten oder unter Eisschichten überleben.

Bakterien bestehen auch aus prokaryotischen Zellen ohne Kerne, nur konventionellere/häufigere Formen.

Eukarya besteht jedoch aus eukaryotischen (moderneren) Zellen, die Kerne haben. Dazu gehören vielzellige Organismen (Organismen mit mehr als einer Zelle) und einzellige Organismen (Organismen, die nur aus einer Zelle bestehen).

Die zweitgrößte Kategorie ist Königreich. In Eukarya gibt es beispielsweise vier Königreiche: Protista, Fungi, Plantae und Animalia, die jeweils Protisten, Pilze, Pflanzen und Tiere enthalten.

Jedes Königreich ist weiter unterteilt in Stämme (Singular: Stamm), die in Klassen unterteilt sind, die in Ordnungen unterteilt sind, die in Familien unterteilt sind, die in Gattungen (Singular: Gattung) unterteilt sind, die in einzelne Arten unterteilt sind.

Ein Artname ist der Name seiner Gattung, gefolgt vom Namen seiner einzelnen Art.

Ein Beispiel: die Hauskatze. Dieses Beispiel beinhaltet, warum es sich in einer bestimmten Kategorie befindet, sowie die Namen dieser Kategorien.

Domäne - Eukarya (Sie besteht aus mehr als einer eukaryotischen Zelle)
Königreich - Animalia (Es ist ein Tier)
Stamm - Chordata (Es hat ein Rückgrat)
Klasse - Mammalia (Es ist ein Säugetier)
Bestellen - Carnivora (Es ist ein Fleischfresser [frisst nur Fleisch])
Familie - Felidae (Es ist eine Katzenart)
Gattung - Felis (Es ist eine kleine Katze)
Spezies - Catus


Erklärer: Erde — Schicht für Schicht

Wissenschaftler verstehen viel über die strukturellen Schichten der Erde – den inneren Kern, den Kern, den Mantel und die Kruste. Dennoch gibt es immer noch große Geheimnisse über das Innenleben unseres Planeten zu lösen.

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11. November 2019 um 6:45 Uhr

Bergketten ragen in den Himmel. Ozeane stürzen in unmögliche Tiefen. Die Erdoberfläche ist ein erstaunlicher Ort zum Anschauen. Doch selbst der tiefste Canyon ist nur ein winziger Kratzer auf dem Planeten. Um die Erde wirklich zu verstehen, müssen Sie 6.400 Kilometer (3.977 Meilen) unter unseren Füßen zurücklegen.

Ausgehend vom Zentrum besteht die Erde aus vier verschiedenen Schichten. Sie sind vom tiefsten zum flachsten der innere Kern, der äußere Kern, der Mantel und die Kruste. Außer der Kruste hat noch niemand diese Schichten persönlich erforscht. Tatsächlich ist die tiefste Bohrung, die Menschen je gebohrt haben, etwas mehr als 12 Kilometer (7,6 Meilen). Und selbst das hat 20 Jahre gedauert!

Dennoch wissen Wissenschaftler sehr viel über die innere Struktur der Erde. Sie haben es erforscht, indem sie untersucht haben, wie sich Erdbebenwellen durch den Planeten ausbreiten. Die Geschwindigkeit und das Verhalten dieser Wellen ändern sich, wenn sie auf Schichten unterschiedlicher Dichte treffen. Wissenschaftler – einschließlich Isaac Newton vor drei Jahrhunderten – haben auch aus Berechnungen der Gesamtdichte der Erde, der Anziehungskraft und des Magnetfelds etwas über den Kern und den Mantel gelernt.

Hier ist eine Einführung in die Schichten der Erde, beginnend mit einer Reise zum Zentrum des Planeten.

Ein Ausschnitt der Erdschichten zeigt, wie dünn die Kruste im Vergleich zu den unteren Schichten ist. USGS

Der innere Kern

Diese massive Metallkugel hat einen Radius von 1.220 Kilometern (758 Meilen) oder etwa drei Viertel des Mondes. Es befindet sich etwa 6.400 bis 5.180 Kilometer (4.000 bis 3.220 Meilen) unter der Erdoberfläche. Extrem dicht, besteht es hauptsächlich aus Eisen und Nickel. Der innere Kern dreht sich etwas schneller als der Rest des Planeten. Es ist auch extrem heiß: Die Temperaturen knistern bei 5.400° Celsius (9.800° Fahrenheit). Das ist fast so heiß wie die Sonnenoberfläche. Der Druck hier ist immens: weit über 3 Millionen Mal größer als auf der Erdoberfläche. Einige Untersuchungen legen nahe, dass es auch einen inneren, inneren Kern geben kann. Es würde wahrscheinlich fast ausschließlich aus Eisen bestehen.

Der äußere Kern

Auch dieser Teil des Kerns besteht aus Eisen und Nickel, nur in flüssiger Form. Es liegt etwa 5.180 bis 2.880 Kilometer (3.220 bis 1.790 Meilen) unter der Oberfläche. Diese Flüssigkeit wird hauptsächlich durch den radioaktiven Zerfall der Elemente Uran und Thorium erhitzt und wirbelt in riesigen, turbulenten Strömen. Diese Bewegung erzeugt elektrische Ströme. Sie wiederum erzeugen das Erdmagnetfeld. Aus Gründen, die irgendwie mit dem äußeren Kern zusammenhängen, kehrt sich das Magnetfeld der Erde etwa alle 200.000 bis 300.000 Jahre um. Wissenschaftler arbeiten immer noch daran, zu verstehen, wie das passiert.

Der Mantel

Mit einer Dicke von fast 3.000 Kilometern (1.865 Meilen) ist dies die dickste Schicht der Erde. Er beginnt nur 30 Kilometer unter der Oberfläche. Es besteht hauptsächlich aus Eisen, Magnesium und Silizium und ist dicht, heiß und halbfest (denken Sie an Karamellbonbons). Wie die darunter liegende Schicht zirkuliert auch diese. Es geht nur viel langsamer.

Erklärer: Wie sich Wärme bewegt

In der Nähe seiner oberen Ränder, irgendwo zwischen etwa 100 und 200 Kilometern (62 bis 124 Meilen) unter der Erde, erreicht die Temperatur des Mantels den Schmelzpunkt des Gesteins. Tatsächlich bildet es eine Schicht aus teilweise geschmolzenem Gestein, die als Asthenosphäre (As-THEEN-oh-sfeer) bekannt ist. Geologen glauben, dass dieser schwache, heiße, rutschige Teil des Mantels das ist, worauf die tektonischen Platten der Erde reiten und darüber gleiten.

Diamanten sind winzige Teile des Mantels, die wir tatsächlich berühren können. Die meisten bilden sich in Tiefen über 200 Kilometern (124 Meilen). Aber seltene „supertiefe“ Diamanten können sich bis zu 700 Kilometer unter der Oberfläche gebildet haben. Diese Kristalle werden dann in vulkanischem Gestein, bekannt als Kimberlit, an die Oberfläche gebracht.

Die äußerste Zone des Mantels ist relativ kühl und starr. Es verhält sich eher wie die Kruste darüber. Dieser oberste Teil der Mantelschicht und die Kruste werden zusammen als Lithosphäre bezeichnet.

Der dickste Teil der Erdkruste ist etwa 70 Kilometer (43 Meilen) dick und liegt unter dem Himalaya-Gebirge, hier zu sehen. den-belitsky/iStock/Getty Images Plus

Die Kruste

Die Erdkruste ist wie die Schale eines hartgekochten Eies. Es ist extrem dünn, kalt und spröde im Vergleich zu dem, was darunter liegt. Die Kruste besteht aus relativ leichten Elementen, insbesondere Siliziumdioxid, Aluminium und Sauerstoff. Es ist auch sehr variabel in seiner Dicke. Unter den Ozeanen (und den Hawaii-Inseln) kann es nur 5 Kilometer dick sein. Unterhalb der Kontinente kann die Kruste 30 bis 70 Kilometer dick sein.

Zusammen mit der oberen Zone des Mantels wird die Kruste wie ein riesiges Puzzle in große Stücke gebrochen. Diese werden als tektonische Platten bezeichnet. Diese bewegen sich langsam – mit nur 3 bis 5 Zentimetern (1,2 bis 2 Zoll) pro Jahr. Was die Bewegung tektonischer Platten antreibt, ist noch nicht vollständig verstanden. Es kann mit wärmegetriebenen Konvektionsströmen im darunter liegenden Mantel zusammenhängen. Einige Wissenschaftler glauben, dass es durch das Ziehen von Krustenplatten unterschiedlicher Dichte verursacht wird, was als "Plattenzug" bezeichnet wird. Mit der Zeit konvergieren diese Platten, ziehen sich auseinander oder gleiten aneinander vorbei. Diese Aktionen verursachen die meisten Erdbeben und Vulkane. Es ist eine langsame Fahrt, aber es sorgt für aufregende Zeiten hier auf der Erdoberfläche.

Machtwörter

Aluminium Ein metallisches Element, das dritthäufigste in der Erdkruste. Es ist leicht und weich und wird in vielen Gegenständen verwendet, von Fahrrädern bis hin zu Raumfahrzeugen.

Verhalten Die Art und Weise, wie etwas, oft eine Person oder ein anderer Organismus, sich anderen gegenüber verhält oder sich verhält.

Kontinent (in der Geologie) Die riesigen Landmassen, die auf tektonischen Platten sitzen. In der Neuzeit gibt es sechs etablierte geologische Kontinente: Nordamerika, Südamerika, Eurasien, Afrika, Australien und die Antarktis. Im Jahr 2017 plädierten Wissenschaftler auch für eine weitere: Zealandia.

Konvektion Das Steigen und Fallen von Material in einer Flüssigkeit oder einem Gas aufgrund ungleicher Temperaturen. Dieser Prozess findet in den äußeren Schichten einiger Sterne statt.

Ader Etwas – normalerweise rundes – in der Mitte eines Objekts. (in der Geologie) die innerste Schicht der Erde. Oder eine lange, röhrenförmige Probe, die in Eis, Erde oder Gestein gebohrt wird. Mit Kernen können Wissenschaftler Sedimentschichten, gelöste Chemikalien, Gesteine ​​und Fossilien untersuchen, um zu sehen, wie sich die Umwelt an einem Ort über Hunderte bis Tausende von Jahren oder länger verändert hat.

Kruste (in der Geologie) Die äußerste Oberfläche der Erde, die normalerweise aus dichtem, festem Gestein besteht.

Kristall (adj. kristallin) Ein Festkörper, der aus einer symmetrischen, geordneten, dreidimensionalen Anordnung von Atomen oder Molekülen besteht. Es ist die organisierte Struktur, die von den meisten Mineralien eingenommen wird. Apatit zum Beispiel bildet sechsseitige Kristalle. Die Mineralkristalle, aus denen Gestein besteht, sind normalerweise zu klein, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

aktuell Eine Flüssigkeit – beispielsweise aus Wasser oder Luft – die sich in eine erkennbare Richtung bewegt. (in Elektrizität) Der Stromfluss oder die Ladungsmenge, die sich über einen bestimmten Zeitraum durch ein Material bewegt.

Verfall (für radioaktive Materialien) Der Prozess, bei dem ein radioaktives Isotop – was eine physikalisch instabile Form eines Elements bedeutet – Energie und subatomare Teilchen abgibt. Mit der Zeit wird dieses Ablösen das instabile Element in ein etwas anderes, aber stabiles Element verwandeln. Zum Beispiel zerfällt Uran-238 (ein radioaktives oder instabiles Isotop) zu Radium-222 (ebenfalls ein radioaktives Isotop), das zu Radon-222 (ebenfalls radioaktiv) zerfällt, das zu Polonium-210 (ebenfalls radioaktiv) zerfällt. , das zu Blei-206 zerfällt – das ist stabil. Es tritt kein weiterer Zerfall auf. Die Zerfallsraten von einem Isotop zum anderen können von Zeitrahmen von weniger als einer Sekunde bis zu Milliarden von Jahren reichen.

Dichte Das Maß dafür, wie kondensiert ein Objekt ist, wird gefunden, indem seine Masse durch sein Volumen geteilt wird.

Diamant Eine der härtesten bekannten Substanzen und seltensten Edelsteine ​​auf der Erde. Diamanten bilden sich tief im Inneren des Planeten, wenn Kohlenstoff unter unglaublich starkem Druck komprimiert wird.

Erdbeben Eine plötzliche und manchmal heftige Erschütterung des Bodens, die manchmal große Zerstörungen verursacht, als Folge von Bewegungen in der Erdkruste oder vulkanischen Einwirkungen.

Erdkruste Die äußerste Schicht der Erde. Es ist relativ kalt und spröde.

Element Ein Baustein einer größeren Struktur. (in der Chemie) Jede von mehr als hundert Substanzen, deren kleinste Einheit ein einzelnes Atom ist. Beispiele umfassen Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Lithium und Uran.

Gebiet Ein Studienfach wie in: Ihr Forschungsgebiet war Biologie. Auch ein Begriff zur Beschreibung einer realen Umgebung, in der einige Forschungen durchgeführt werden, z. B. auf See, in einem Wald, auf einem Berggipfel oder auf einer Stadtstraße. Es ist das Gegenteil einer künstlichen Umgebung, etwa eines Forschungslabors. (in der Physik) Eine Region im Weltraum, in der bestimmte physikalische Effekte wirken, wie Magnetismus (durch ein Magnetfeld erzeugt), Gravitation (durch ein Gravitationsfeld), Masse (durch ein Higgs-Feld) oder Elektrizität (durch ein elektrisches Feld).

Eisen Ein metallisches Element, das in Mineralien in der Erdkruste und in ihrem heißen Kern häufig vorkommt. Dieses Metall kommt auch im kosmischen Staub und in vielen Meteoriten vor.

Isaac Newton Dieser englische Physiker und Mathematiker wurde vor allem durch die Beschreibung seines Gravitationsgesetzes berühmt. 1642 geboren, entwickelte er sich zu einem vielseitig interessierten Wissenschaftler. Zu seinen Entdeckungen: dass weißes Licht aus einer Kombination aller Farben des Regenbogens besteht, die mit einem Prisma wieder aufgespalten werden können, die Mathematik, die die Umlaufbewegungen von Dingen um ein Kraftzentrum beschreibt, das der Schallgeschwindigkeit entspricht Wellen können aus der Dichte der Luft berechnet werden, frühe Elemente der Mathematik, die heute als Infinitesimalrechnung bekannt sind, und eine Erklärung dafür, warum die Dinge „fallen“: die Anziehungskraft eines Objekts auf ein anderes, die proportional zu der Masse jedes Objekts wäre. Newton starb 1727.

Lithosphäre Die obere Schicht der Erde, die ihre dünne spröde Kruste und ihren oberen Mantel umfasst. Die Lithosphäre ist relativ starr und in sich langsam bewegende tektonische Platten zerbrochen.

Magnesium Ein metallisches Element, das im Periodensystem die Nummer 12 ist. Es brennt mit weißem Licht und ist das achthäufigste Element in der Erdkruste.

Magnetfeld Ein Einflussbereich, der durch bestimmte Materialien, sogenannte Magnete, oder durch die Bewegung elektrischer Ladungen entsteht.

Mantel (in der Geologie) Die dicke Schicht der Erde unter ihrer äußeren Kruste. Der Mantel ist halbfest und im Allgemeinen in einen oberen und einen unteren Mantel unterteilt.

Metall Etwas, das Strom gut leitet, neigt dazu, glänzend (reflektierend) und formbar zu sein (d.h. es kann mit Hitze und nicht zu viel Kraft oder Druck umgeformt werden).

Mond Der natürliche Satellit eines jeden Planeten.

Nickel Nummer 28 im Periodensystem der Elemente, dieses harte, silbrige Element widersteht Oxidation und Korrosion. Das macht es zu einer guten Beschichtung für viele andere Elemente oder für den Einsatz in Multimetalllegierungen.

Sauerstoff Ein Gas, das etwa 21 Prozent der Erdatmosphäre ausmacht. Alle Tiere und viele Mikroorganismen benötigen Sauerstoff, um ihr Wachstum (und ihren Stoffwechsel) anzukurbeln.

Druck Gleichmäßig über eine Oberfläche aufgebrachte Kraft, gemessen als Kraft pro Flächeneinheit.

radioaktiver Zerfall Ein Prozess, bei dem ein Element durch die Abgabe von subatomaren Teilchen (und Energie) in ein leichteres Element umgewandelt wird.

Radius Eine gerade Linie vom Mittelpunkt zum Umfang eines Kreises oder einer Kugel.

Bereich Der volle Umfang oder die Verteilung von etwas. Zum Beispiel ist das Verbreitungsgebiet einer Pflanze oder eines Tieres das Gebiet, in dem es natürlich existiert.

halb Ein Adjektiv, das „etwas“ bedeutet.

Hülse Die schützende, harte äußere Hülle von Weich- oder Krustentieren, wie einer Muschel oder Krabbe.

Kieselsäure Ein Mineral, auch bekannt als Siliziumdioxid, das Silizium- und Sauerstoffatome enthält. Es ist ein Grundbaustein eines Großteils des Gesteinsmaterials auf der Erde und einiger Baumaterialien, einschließlich Glas.

Silizium Ein nichtmetallisches, halbleitendes Element zur Herstellung elektronischer Schaltungen. Reines Silizium liegt in einer glänzenden, dunkelgrauen kristallinen Form und als formloses Pulver vor.

gleiten In der Mikroskopie das Glasstück, an dem etwas befestigt wird, um es unter der Lupe des Geräts zu betrachten.

fest Fest und formstabil, nicht flüssig oder gasförmig.

Sonne Der Stern im Zentrum des Sonnensystems der Erde. Es ist ein Stern durchschnittlicher Größe, etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Auch ein Begriff für jeden sonnenähnlichen Stern.

tektonischen Platten Die gigantischen Platten – einige mit einer Ausdehnung von Tausenden von Kilometern (oder Meilen) –, die die äußere Schicht der Erde bilden.

Thorium Ein von Natur aus radioaktives Element, das in reinem Zustand als silbriges Metall erscheint. Es reagiert chemisch mit Luft und wird an seiner Oberfläche schwarz. Es kommt in einigen Mineralien vor und kann verwendet werden, um die Quelle einiger Mineralkörner zu verfolgen, die von Wasser oder Wind über weite Strecken transportiert werden. Sein wissenschaftliches Symbol ist Th.

turbulent (n. Turbulenz) Ein Adjektiv für die unvorhersehbare Fluktuation einer Flüssigkeit (einschließlich Luft), bei der sich ihre Geschwindigkeit unregelmäßig ändert, anstatt eine stetige oder ruhige Strömung aufrechtzuerhalten.

Uran Das schwerste bekannte natürlich vorkommende Element. Es heißt Element 92, was sich auf die Anzahl der Protonen in seinem Kern bezieht. Uranatome sind radioaktiv, das heißt, sie zerfallen in verschiedene Atomkerne.

Welle Eine Störung oder Variation, die sich regelmäßig und oszillierend durch Raum und Materie bewegt.


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