Konstruktionszwänge bei der Skelettentwicklung am Beispiel der Tedrapodengliedmaßen
- Gliedmaßen der Vierbeiner nach einheitlichen Grundbauplan - deswegen gern als Beispiel zum Aufzeigen von homologe Übereinstimmungen, besonders in Schulbüchern, genutzt
- drei Abschnitte:
- Stylopodium (ein Knochen)
- Zeugopodium (zwei Knochen - mitunter (mehr oder weniger) miteinander verschmolzen)
- Autopodium (viele Knochen (variieren) meist mehrstrahlig)
- Selten Frage nach funktionellen Begründungen des Bauplans
- Sondern: da Bauplan so komplex, Wahrscheinlichkeit gering, dass dieser unabhängig voneinander mehrfach parallel entwickelt haben könnte
- Bei starken Abweichungen wie Maulwurfgrabschaufel taucht Frage nach Funktionalität wieder auf
- Prof. Dr. D. S. Peters in vorliegendem Text funktionelle Begründungen Entwicklung von
Fischflosse zu Vierfüßergliedmaßen ⃗ Kostruktionszwänge
- Wasserbewohner zu Landbewohnern
- Wasserbewohner Fisch braucht Skelettaufbau mit Möglichkeiten zur Abwandlung
- Z.B. muss Flosse mit mehrachsigem Gelenk mit Körper verbunden sein, damit Schreitgliedmaße sich entwickeln konnte
Die Limitationen und ihre Folgen
- Fisch, auf paarigen Flossen auf Gewässergrund laufend auch heute noch
- Vermutung:
- Vorgänger Landwirbeltiere auch schon im Wasser gelaufen
- Begründung:
- Durch Auftrieb im Wasser leichter Körper vom Grund abzuheben und so langsam Schreitorgane optimal auszubilden
- Schlängeln mit Flossen als seitliche Stützen
- Wichtige Voraussetzung:
- Seitliches Aufsetzen Flossen (Rand biegsame Flosse zu dünn)
- Keine Knickstelle in Flosse
- 1. Abstand zwischen Standfläche und Ansatzstelle Flosse an Körper nicht willkürlich veränderbar, dadurch Bodenunebenheiten nur durch Körperauslenkungen, die mit Fortbewegung selbst nichts zu tun haben überwindbar
- ⃗ Ausbildung Gelenke notwendig - 2 Stück (Hand- bzw Fußwurzel und Knie/Ellenbogengelenk)
- 2. zum Vorwärtskommen horizontale Bewegung Wirbelsäule nötig (siehe Abb.)
- (wahrscheinlich nicht neu entwickelt, da bei Fischen schon beim Schwimmen vorhanden)
- Vorteil:
- Kraft Rumpfmuskulatur wird auf Standfläche übertragen ⃗ Standfestigkeit
- Nachteil:
- Gegenläufige Drehbewegung Flossenansatz (Abb. 2) ⃗ Standfestigkeit wieder beeinträchtigt/ mehr an Energieaufwand
- ⃗ Drehbewegung von Unterfläche weg und in Gliedmaße hinein verlagern
- dafür 2 Möglichkeiten:
- ⃗ ein Knochen in Zeugopodium + an beiden Enden mehrachsige Gelenke
- Problem:
- Zwar viele Bewegungen möglich, aber viel Muskelmasse für Stabilität und Führung notwendig (ungewünschte Bewegungen unterbinden)
- ⃗ bei Verbindung Autopodium/Zeugopodium ungünstig, da stark beansprucht und Drehung notwendig aber Drehbarkeit und Festigkeit Gelenk nicht vereinbar
- ⃗ zwei Knochen parallel = Zeugopodium
- überkreuzen sich bei Drehung
- Gelenke müssen kaum mitdrehen ⃗ Festigkeit + Drehbarkeit Gelenk gewährleistet
- Stylopodium an Drehung beteiligt
- Stylopodium mit mehrachsigem Gelenk an Rumpf gebunden
- ⃗ mehr Platz für starke Muskelansätze
- Bsp. Unterarm (drehen lassen)
- ⃗ Suspination: angewinkelter Arm Handteller zum Gesicht - Elle/Speiche parallel
- ⃗ Pronation: Handteller nach unten - E/S überkreuzt
- ⃗ bei ausgestrecktem Arm Gelenkbewegung/Bewegung Stylopodium
- Wichtig:
- Keine weiteren Möglichkeiten - mehr Knochen = keine Drehung
- Hand- und Fußwurzel nicht mit einfachem Gelenk sondern komplexes Verbundssystem
- (harte Elemente in Knorpel + Bindegewebe ⃗ Festigkeit + Beweglichkeit)
- kein rutschen auf Untergrund mehr notwendig
- ⃗ greifen bringt nun erst Vorteile
- ⃗ mehrstrahliges Autopodium beim Rutschen eher hinderlich
- wie viele Finger/Zehen hat keine funktionelle Bedeutung
- ⃗ ist entsprechend unterschiedlich ausgeprägt
sind funktionelle Gründe (Notwendigkeiten), warum Grundbauplan Tetrapodengliedmaßen sich so entwickelt
⃗ ist kein Beweis für Homologie der Gliedmaßen (einmalige Entstehung/Monophylie)
⃗ auch aus komplexen Strukturübereinstimmungen nicht unbedingt phylogenetische Schlüsse zu ziehen
- Text will nicht Entwicklung Flosse zu Vierbeinergliedmaße verdeutlichen (kann auch falsch sein, unvollständig/allgemein) sondern Wichtigkeit Zwänge (funktionell) und damit Homologieableitung in Frage stellen
Überprüfung Modell
1. - wenn Funktionalität ausschlaggebend bei Entwicklung Elle/Speiche, dann bei Individuen, die keine Drehung in Zeugopodium brauchen zurückgebildet
⃗ verwirklicht bei auf zwei Beinen laufenden (verschmolzen)
⃗ Huftiere/Menschen/zweibeinige Saurier (Autopodium auch)
2. - bezügl. Schlußfolgerung:
- Forder- und Hinterbeine selben Grundbauplan
- ⃗ wenn nicht auf Funktionalität sondern Struktur Flossen zurückführbar, dann nicht so verwirklicht, da Brust- + Bauchflossenskelett bei keinem Fisch (rezent/fossil) gleich
- ⃗ Grundkonstruktion Tetrapodengliedmaße mind. zwei Mal entstanden
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dem Text "Konstruktionszwänge bei der Skelettentwicklung am Beispiel der Tetrapodengliedmaßen"?
Der Text von Prof. Dr. D. S. Peters untersucht die funktionellen Gründe für den einheitlichen Grundbauplan der Gliedmaßen von Vierfüßern (Tetrapoden). Er argumentiert, dass dieser Bauplan nicht zwangsläufig ein Beweis für Homologie (gemeinsame Abstammung) sein muss, sondern vielmehr auf Konstruktionszwängen beruhen kann, die sich aus der Anpassung an das Leben an Land ergeben.
Was sind die drei Abschnitte der Tetrapodengliedmaße?
Die Tetrapodengliedmaße besteht aus drei Abschnitten: dem Stylopodium (ein Knochen), dem Zeugopodium (zwei Knochen) und dem Autopodium (viele Knochen).
Was sind Konstruktionszwänge im Kontext der Gliedmaßenentwicklung?
Konstruktionszwänge sind funktionelle Notwendigkeiten, die die Entwicklung der Gliedmaßen beeinflusst haben. Diese Zwänge ergaben sich aus dem Übergang vom Wasser- zum Landleben und den damit verbundenen Anforderungen an Fortbewegung und Stabilität.
Warum ist ein mehrachsiges Gelenk zwischen Flosse und Körper wichtig?
Ein mehrachsiges Gelenk ist notwendig, um die Flosse mit dem Körper zu verbinden und die Entwicklung von Schreitgliedmaßen zu ermöglichen. Dies erlaubt es dem Tier, Bodenunebenheiten auszugleichen und sich effizienter fortzubewegen.
Warum hat das Zeugopodium zwei Knochen?
Das Zeugopodium besteht aus zwei Knochen (Elle und Speiche), um Drehbewegungen zu ermöglichen, ohne die Stabilität und Festigkeit des Gelenks zu beeinträchtigen. Diese Anordnung erlaubt es, die Drehbewegung von der Unterfläche wegzulagern und in die Gliedmaße hinein zu verlagern.
Warum ist ein mehrstrahliges Autopodium beim Rutschen hinderlich?
Ein mehrstrahliges Autopodium (viele Finger/Zehen) ist beim Rutschen eher hinderlich, da es die Auflagefläche vergrößert und die Reibung erhöht. Greifen hingegen bietet Vorteile, wenn das Rutschen nicht mehr notwendig ist.
Was ist die Hauptaussage des Textes bezüglich Homologie?
Der Text argumentiert, dass komplexe Strukturübereinstimmungen nicht unbedingt phylogenetische Schlüsse zulassen und dass der Grundbauplan der Tetrapodengliedmaßen auch mehrfach unabhängig voneinander entstanden sein könnte, aufgrund von ähnlichen funktionellen Anforderungen.
Welche Beispiele werden zur Überprüfung des Modells angeführt?
Zur Überprüfung des Modells werden Beispiele von Tieren angeführt, die keine Drehung im Zeugopodium benötigen (z.B. zweibeinige Tiere, Huftiere, Menschen) und bei denen Elle und Speiche verschmolzen sind. Außerdem wird die unterschiedliche Struktur von Brust- und Bauchflossenskeletten bei Fischen angeführt, um zu argumentieren, dass die Grundkonstruktion der Tetrapodengliedmaße möglicherweise mehrfach entstanden ist.
- Quote paper
- Carola Dietrich (Author), 2001, Konstruktionszwänge bei der Skelettentwicklung am Beispiel der Tetrapodengliedmaßen, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/101323
