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Warum gibt es Arten statt eines Kontinuums verschiedener Tiere?


Nach meinem Verständnis müssen sich verschiedene Tiermerkmale nach und nach entwickeln, aber was passiert mit den Arten, die "weder hier noch dort" sind?

Anders ausgedrückt, wenn sich eine Spezies aus einer anderen entwickelt hat, dann weil sie irgendwie besser ist, oder? Warum also gibt es Beispiele dafür, dass die ursprüngliche Art nicht ausgestorben ist?

Welche Faktoren bestimmen das Wetter einiger Arten "kleben"?


Kurze Antwort

Warum gibt es eher Arten als ein langes Kontinuum?

Drei wichtige Gründe, die mir einfallen könnten, sind Geschlecht, uneinheitliche adaptive Landschaft und Abstammung.

Lange Antwort

Ich bin mir nicht sicher, ob ich Ihre Frage beantworten werde, also lassen Sie es mich wissen, wenn ich Ihren Punkt verfehle oder wenn ich helfe!

Zu Beginn möchten Sie vielleicht diese Antwort zu den semantischen Schwierigkeiten hinter dem Artenbegriff lesen

Welche Faktoren bestimmen, ob einige Arten "kleben"?

Natürliche Selektion ist nichts anderes als unterschiedliche Fitness (Fitness ist ein Maß sowohl für den Fortpflanzungserfolg als auch für das Überleben) zwischen Genotypen innerhalb einer Population. Individuen mit größerer Fitness werden mehr Nachkommen hinterlassen und daher nehmen die Gene dieser Individuen in der Population häufiger zu. Es gibt nur wenige allgemeine Aussagen darüber, welche phänotypischen Merkmale in einer bestimmten Population von Vorteil sind. Zum Beispiel ist "weißes Fell" eine sehr gute Eigenschaft für einen Eisbären, wäre aber für einen Mehlwurm sehr schädlich.

Es gibt jedoch eine Sache namens Artenselektion, bei der es zumindest einer bestimmten Abstammungslinie möglich ist, spezifische Merkmale zu identifizieren, die entweder die Aussterberate zu reduzieren oder die Artbildungsrate zu erhöhen scheinen. Dies ist beispielsweise bei Polyploidie bei Angiospermen der Fall (Whitton und Otto, 2000).

wenn sich eine Spezies aus einer anderen entwickelt hat, dann weil sie irgendwie besser ist, oder?

Wenn Sie verschiedene vorhandene Arten beobachten, können Sie nicht sagen, dass sich eine dieser Arten aus einer anderen entwickelt hat, die Sie heute beobachten können. Die richtige Sichtweise auf zwei Arten besteht darin, dass sie in einer bestimmten Vergangenheit einen gemeinsamen Vorfahren haben. Wenn man sich also eine Katze und eine Blaumeise ansieht, kann man nicht sagen, dass sich eine Art aus der anderen entwickelt hat, sondern man kann nur sagen, dass diese beiden Arten einen gemeinsamen Vorfahren haben (wie jedes andere Artenpaar), der weder eine Katze noch eine Katze war Blaumeise. Das Beispiel ist offensichtlich, weil Katzen und Blaumeisen "nicht so eng verwandt" sind (alles ist relativ), aber die gleiche Logik gilt für jedes Artenpaar.

Warum gibt es eher Arten als ein langes Kontinuum?

Sex

Der einfachste und offensichtlichste Grund, warum es Arten gibt, innerhalb derer Individuen einander ähnlicher sind als Individuen anderer Arten, liegt in der Definition einer Art selbst (die häufigste Definition, da es verschiedene Definitionen gibt!). Eine Art ist eine Gruppe von Individuen, die sich kreuzen können. Weitere Informationen zum Artenbegriff finden Sie hier.

Nehmen Sie zwei ursprünglich unterschiedliche Gruppen von Individuen und lassen Sie sie sich kreuzen. Ihre Eigenschaften werden sich vermischen und Sie werden nicht in der Lage sein, zwei verschiedene Gruppen zu unterscheiden. Alle Individuen innerhalb der neuen gemischten Gruppe sind eine Mischung aus den Individuen der beiden vorherigen Gruppen (unter Umständen wurde dieser Prozess manchmal als "umgekehrte Speziation" bezeichnet). Wenn Sie jetzt eine einzelne Gruppe von Einzelpersonen nehmen. Sie teilen sie in zwei Gruppen in dem Sinne auf, dass Sie Individuen aus Gruppe 1 nicht erlauben, sich mit Individuen aus Gruppe 2 zu paaren. Sie werden sehen, dass die Individuen der Gruppe 1 nach einiger Zeit der Evolution dazu neigen, Individuen von Gruppe 1 (eine eigene Gruppe) als zu Individuen der Gruppe 2. Wenn Sie lange genug warten, bis sich diese beiden Gruppen von Individuen so unterscheiden, dass sie sich nicht mehr kreuzen können, weil sie zu sehr divergieren, dann haben Sie das sogenannte eine reproduktive Isolation und unter der gemeinsamen Definition von Arten können Sie sagen, dass eine Artbildung (Sie möchten vielleicht im Wiki-Artikel nach "Artenbildung" suchen) aufgetreten sind und Sie daher zwei neue Arten anstelle einer angestammten Art haben.

Warum neigen die beiden Gruppen dazu, im Laufe der Zeit auseinander zu gehen?

Sie fragen sich vielleicht "Aber warum neigen die beiden Gruppen dazu, im Laufe der Zeit auseinander zu gehen?". Es gibt mehrere Prozesse, die diese Divergenz erklären:

  • Mutationen
    • In den verschiedenen Gruppen treten unterschiedliche Mutationen auf (nur zufällig)
  • Natürliche Auslese
    • Die Umgebung unterscheidet sich und der Selektionsdruck unterscheidet sich bei der Auswahl nach verschiedenen Merkmalen in den beiden Arten. Auch die Akkumulation verschiedener Mutationen beeinflusst den Selektionsdruck an anderen Loci.
  • Genetische Drift
    • Kurz gesagt ist die genetische Drift auf zufällige Ereignisse zurückzuführen. Zwischen den beiden Populationen treten verschiedene zufällige Ereignisse auf. Weitere Informationen zur genetischen Drift finden Sie in diesem Beitrag

Wenn Sie mit diesen Konzepten nicht sehr vertraut sind, empfehle ich Ihnen, einen Blick auf Understanding Evolution (UC Berkeley) zu werfen.

Adaptive Landschaft

Beachten Sie auch, dass es andere Gründe für die Erklärung dieses Musters gibt. Ein weiterer Grund ist "Weil die adaptive Landschaft keine flache Funktion ist". Für den Laien bedeutet dies, dass es einige Kombinationen von Eigenschaften gibt, die nicht wirklich von Vorteil sein können.

Abstammung

Auch sind einzelne Phänotypen nicht unabhängig voneinander und das nicht nur aus ökologischen Gründen, sondern auch aufgrund gemeinsamer Abstammung. Wenn Sie zwei Familien betrachten, werden Sie leicht ein Kontinuum von Phänotypen, sondern zwei verschiedene Gruppen akzeptieren (vielleicht ist in einer Familie lockiges Haar üblich, während in der anderen alle glattes Haar haben).


Antwort des Mathematikers/Computerprogrammierers hier:

Dort ist ein Kontinuum verschiedener Tiere - tatsächlich kann man sagen, dass jedes Tier einen anderen Platz in diesem Kontinuum einnimmt. Sie sind einfach nicht gleichmäßig verteilt über das Kontinuum; sie gruppieren sich um Formen, die am wahrscheinlichsten überleben und sich vermehren, und die Pfade mit der niedrigsten Energie dazwischen.

Dies liegt daran, dass Evolution im Grunde ein stochastischer Optimierungsalgorithmus ist, einer, der den "besten" Parametersatz zum Maximieren einer Funktion durch zufälliges Stören eines anfänglichen Satzes von Eingabewerten findet. Tatsächlich basieren einige der besten Optimierungsalgorithmen heute auf Ideen, die direkt aus der Evolution stammen und als "evolutionäre Algorithmen" bezeichnet werden.

In der Mathematik konvergieren alle diese Algorithmen bei ausreichender Zeit zu einer optimalen Lösung und zu nichts anderem. Warum ist das in der Natur nicht so? Denn in der Mathematik bleibt die "Fitnessfunktion", für die wir optimieren, für ein gegebenes Problem so lange gleich, wie der Algorithmus läuft. Es stellt das spezifische Problem dar, das wir zu lösen versuchen. In der Natur gibt es keine äußere Kraft, die eine Fitnessfunktion auferlegt; Das Überleben eines Organismus hängt von Millionen von Faktoren in seiner Umgebung ab, die sich im Laufe der Zeit ändern, von denen viele vom Überleben und den Eigenschaften der Sonstiges Organismen in seiner Umgebung (Konkurrenz, Symbiose, Räuber/Beute-Beziehungen usw.) Dies ist ein chaotisches System, das so komplex ist, dass es leicht Milliarden von Jahren überdauern könnte, ohne einen stabilen Zustand zu erreichen, und selbst wenn, äußere Veränderungen (wie die seltsamer Asteroideneinschlag, um ein extremes Beispiel zu nennen) würde immer noch auftauchen, um die Dinge aufzurütteln.

Ein weiterer Grund für die Clusterbildung ist, dass viele der "Zwischenzustände" im genetischen Raum eine Fitness von Null haben - dies sind die Zustände zwischen Arten, die sich nicht kreuzen können oder die sterile Nachkommen haben. Die Kategorisierung von "Arten" basiert darauf, und obwohl sie nicht genau ist, gilt im Allgemeinen immer noch, dass je unterschiedlicher zwei Kreaturen sind, desto unwahrscheinlicher ist es, dass sie lebensfähige Nachkommen haben. Dies macht es wahrscheinlicher, dass die Evolution die Räume in der Nähe bereits erfolgreicher Organismen erforscht und weniger wahrscheinlich radikal neue Dinge durch Hybridisierung hervorbringt.


Ihnen passiert nichts. Organismen existieren. Sie vermehren sich mit anderen genetisch kompatiblen Organismen. Wir Menschen versuchen vielleicht, sie nach bestimmten Merkmalen zu kategorisieren, aber unsere Etiketten sind nur Etiketten, die Biologie wird nicht von ihnen bestimmt.

Im Laufe der Zeit könnten wir feststellen, dass eine Population früher ein Merkmal hatte und ihre Nachkommen es nicht mehr haben, sie sehen anders aus. Es passierte nichts Weltbewegendes, es wurde keine helle Linie überschritten, es gab nur eine Änderung der Allelfrequenzen.

wenn sich eine Spezies aus einer anderen entwickelt hat, dann weil sie irgendwie besser ist, oder?

Nein. Das ist von Ihrer Seite schlichtweg falsch.

Es ist nur anders. Vielleicht hat es sich geändert, damit seine Eigenschaften besser zur aktuellen Umgebung passen, oder vielleicht war die Änderung eine zufällige Drift. Sie können eine Spezies nicht einfach als "besser" kategorisieren als eine andere.


Wenn sowohl neue als auch alte Arten noch existieren, liegt dies typischerweise daran, dass die Evolution die neue in einen anderen Lebensraum oder eine andere Rolle gedrängt hat.

Als hypothetisches Beispiel Rifffisch vs. Tiefseefisch und ihre relative Größe. Nehmen wir an, Tiefseefische haben sich zu Rifffischen entwickelt, aber wir haben immer noch Tiefseefische. Es gab also Tiefseefische, die etwas kleiner waren als der Rest der Tiefseefische, und dies gab ihnen Zugang zu einem neuen Ort, um sich vor Haien zu verstecken, seichten Gewässern in der Nähe von Riffen. Im Laufe der Zeit übt dies einen evolutionären Druck auf die Fische aus, zu schrumpfen, um sich besser im Riff zu verstecken verdrängte die mittlere Spezies. Umgekehrt für den Tiefseefisch im Vergleich zu dieser mittleren Art. In tiefem Wasser war es nicht so gut, also wurde es auch dort übertroffen. Dies setzt sich fort, bis die Evolution sie in zwei neue Arten getrennt hat.

bearbeiten:

Welche Faktoren bestimmen, ob einige Arten "kleben"?

Die Evolution optimiert sich für die aktuelle Umgebung, solange diese Umgebung stabil ist und die Art gut zu ihr passt, gibt es wenig Druck, sich zu ändern. Ändert sich die Umwelt, dann passt sich eine Art an sie an. Die Umwelt ist hier alles, was für die Art relevant ist: Raubtiere, Nahrungsverfügbarkeit, Wetter, alles, was ihr Leben beeinflusst.


Organismen auf der Erde haben sich nicht in einer homogenen Umgebung entwickelt. Ein kritischer Teil der Artbildung (wenn Sie von einer einzelnen Spezies in zwei oder mehr übergehen) ist eine Fortpflanzungsbarriere.

Dies kann eine buchstäbliche, physische Barriere sein - eine Bergkette erscheint zwischen zwei Populationen, ein Tal inmitten von Lebensraumfluten und isoliert die beiden Hälften der Population, eine kleine Gruppe wird von einer Katastrophe auf eine abgelegene Insel geworfen und kann nicht entkommen usw.

Es kann auch eine genetische Barriere sein: Stellen Sie sich eine Vogelart vor, bei der Männchen mit ihren hellblauen Wappen um Partner konkurrieren und seltene Mutationen gelegentlich zu rotschopfigen Männchen führen, die sich überhaupt nicht paaren können. Wenn sich einige weibliche Vögel für einige Generationen mit unerwünschten Rothaubenmännchen paaren, können sich zwei parallele Unterpopulationen entwickeln: Vögel, die rote Hauben bevorzugen und Vögel, die blaue Hauben bevorzugen. Es ist sehr unwahrscheinlich, dass sich diese Populationen kreuzen.

Es kann kompliziertere Wege geben, eine Barriere zu errichten. Zum Beispiel kann eine Population von Blütenpflanzen, die sich zuvor willkürlich kreuzen konnten, feststellen, dass das Ökosystem eine Krise durchgemacht hat und die bestäubenden Insekten nun wählerisch geworden sind und nur bestimmte Blumen besuchen und andere nicht. Ein weiteres Beispiel: Während der Mensch derzeit eine einzige Spezies ist, brüten bestimmte menschliche Subpopulationen (wie europäische Nationen) aufgrund der Kultur (zB Sprache) viel eher unter sich selbst als unter sich.

Unabhängig davon, wie die Barriere entsteht, sobald eine Barriere eine Art in Unterpopulationen aufteilen kann, wird die Artbildungsmaschinerie in Gang gesetzt. Alle Arten entwickeln sich im Laufe der Zeit auf unterschiedliche Weise, insbesondere wenn ihre Umgebung keine sehr lange Geschichte ungewöhnlicher Stabilität aufweist. Während sich Populationen entwickeln, versuchen sie, einigermaßen kohärent zu bleiben - die Veränderungen neigen dazu, so zu sein, dass sie immer noch jedem in der Population erlauben, sich miteinander zu paaren; andernfalls würden sie Fitnesskosten auferlegen.

Wenn jedoch zwei Subpopulationen keinen Kontakt haben, gibt es nichts, was die Kompatibilität zwischen ihnen erzwingt. Daher können diese, während die Evolution ihre Arbeit verrichtet, wild voneinander abweichen. Erinnern Sie sich an das Beispiel der Vogelart, bei der Männchen mit blauem Kamm Fortpflanzungserfolg haben. Die Farbe selbst ist nicht besonders wichtig, aber es ist wichtig, dass die Männchen alle das gleiche Farbwappen haben und die Weibchen die gleiche Farbe bevorzugen. Während sich diese Vögel entwickeln, kann die Farbe des Wappens langsam im Farbton abweichen.

Nehmen wir nun an, Sie haben diese Vögel genommen und einige von ihnen auf einem Kontinent freigelassen und eine andere Gruppe auf einem anderen Kontinent. Auch hier ändert sich im Laufe der Zeit die Farbe des Wappens. Es gibt jedoch nichts, was daran hindert, dass die Farbe des Kontinents A nach Rot wechselt, während sich die Farbe des Kontinents B nach Grün verschiebt. Es hat schließlich keinen Vorteil, mit einer Bevölkerung kompatibel zu sein, mit der man keinen Kontakt hat.

Das obige Beispiel ist weitgehend verhaltensbezogen, aber auch nicht verhaltensbezogene Beispiele sind möglich. Ein sehr grundlegender Prozess ist die Befruchtung: Eier haben eine ECM, die aus Proteinen besteht, die für diese Spezies einzigartig sind, während Spermien Enzyme haben, um das Fell ihrer eigenen Spezies zu verdauen. Aus diesem Grund ist eine artübergreifende Befruchtung sehr schwierig. Auch hier: Sobald Sie eine Art Barriere zwischen zwei Populationen errichtet haben, können sich die Systeme von Hüllproteinen und Enzymen in den Gameten jeder Population auf unterschiedliche Weise entwickeln - sie entwickeln sich in kleinen Schritten, so dass das Interaktionspartnerprotein immer mithalten kann, aber Kompatibilität mit der isolierten Population wird nicht ausgewählt, und wenn die isolierten Gruppen nach sehr langer Zeit wieder vereint werden, können ihre Gameten am Ende nicht in der Lage sein, sich gegenseitig zu befruchten.


Ich werde Sie in die Phänomene einführen, die als Ringarten bezeichnet werden

Beispiele sind Möwen, Ensatina-Salamander, Hausmaus usw

Eine Ringart ist eine Reihe benachbarter Populationen, die sich miteinander kreuzen können. Sagen Sie Bevölkerung A, B, C, D, E.

A kann sich mit B kreuzen B kann sich mit A und C kreuzen C kann mit B kreuzen und D D kann mit E kreuzen

Alles sehr gut. Klingt nach einer normalen Art. Aber hier ist der seltsame Teil. Die am weitesten voneinander entfernten Populationen können sich nicht kreuzen. dh Population A kann sich nicht mit Population E kreuzen.

A und E sind per Definition unterschiedliche Arten. Und doch sind Population A und E miteinander verbunden, Gene können über benachbarte Populationen zwischen A und E fließen.

Am wahrscheinlichsten ist, dass sich die Genvariation zwischen den Populationen allmählich ändert, so dass die Barriere zwischen einer erfolgreichen Hybridisierung allmählich wächst. Diese Barriere nimmt zu, bis die terminalen Enden des Rings nicht hybridisieren können.

Wenn außerdem eine Zwischenpopulation innerhalb des Rings aussterben und den Ring brechen sollte, würden die beiden Enden des Rings zu zwei getrennten Arten.

Eine Ringart ist eine Momentaufnahme einer Art, die ein lokales Aussterbeereignis davon entfernt ist, zwei Arten zu werden.


Wissenschaft, Medizin und Tiere (1991)

Menschen nutzen Tiere für eine Vielzahl von Zwecken, einschließlich der Forschung. Die etwa 260 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten halten etwa 110 Millionen Hunde und Katzen als Haustiere. In den Vereinigten Staaten werden jedes Jahr mehr als 5 Milliarden Tiere als Nahrungsquelle getötet. Tiere werden zum Transport, zum Sport, zur Erholung und zur Gesellschaft verwendet. 7

Tiere werden auch verwendet, um mehr über Lebewesen und über die Krankheiten zu erfahren, die Menschen und andere Tiere befallen. Durch das Studium von Tieren ist es möglich, Informationen zu erhalten, die auf andere Weise nicht erlernt werden können. Wenn ein neues Medikament oder eine neue Operationstechnik entwickelt wird, hält es die Gesellschaft für unethisch, dieses Medikament oder diese Technik zuerst beim Menschen anzuwenden, da die Möglichkeit besteht, dass sie eher schaden als nützen würde. Stattdessen wird das Medikament oder die Technik an Tieren getestet, um sicherzustellen, dass es sicher und wirksam ist.

Tiere bieten auch experimentelle Modelle, die mit menschlichen Probanden nicht reproduziert werden könnten. Tiere können mit identischen und genau überwachten Diäten gefüttert werden. Wie bei Inzuchtmäusen sind die Mitglieder einiger Tierarten genetisch identisch, sodass Forscher verschiedene Verfahren an identischen Tieren vergleichen können. Manche Tiere haben biologische Ähnlichkeiten mit dem Menschen, die sie zu besonders guten Vorbildern für bestimmte Krankheiten machen, wie zum Beispiel Kaninchen bei Arteriosklerose oder Affen bei Kinderlähmung. (Der Polio-Impfstoff wurde an Affen entwickelt und seine Sicherheit wird noch immer getestet.) Tiere sind auch für den schnell wachsenden Bereich der Biotechnologie unverzichtbar, wo sie zur Entwicklung, Prüfung und Herstellung neuer Produkte wie monoklonaler Antikörper verwendet werden.

Um das Leben zu untersuchen, greifen Forscher auf das gesamte Spektrum der Lebewesen zurück, von Bakterien bis hin zu Menschen. 8 Viele grundlegende biologische Prozesse lassen sich am besten in Einzelzellen, Gewebekulturen oder Pflanzen untersuchen, weil sie am einfachsten zu züchten oder zu untersuchen sind. Forscher untersuchen aber auch eine Vielzahl von Tierarten, von Insekten und Nematoden bis hin zu Hunden, Katzen und Affen. Insbesondere Säugetiere sind für die Forscher unverzichtbar, da sie uns evolutionär am nächsten stehen. Viele Krankheiten, die den Menschen betreffen, betreffen beispielsweise auch andere Säugetiere, aber sie treten nicht bei Insekten, Pflanzen oder Bakterien auf.

In der Forschung werden weit weniger Tiere verwendet als für andere Zwecke. Schätzungsweise 17 bis 22 Millionen Wirbeltiere werden jedes Jahr in Forschung, Bildung und Tests verwendet - weniger als 1 Prozent der Zahl, die für Nahrungszwecke getötet wird. 9 Etwa 85 Prozent dieser Tiere sind Ratten und Mäuse, die zu Forschungszwecken gezüchtet wurden. Im Geschäftsjahr 1988 wurden etwa 142.000 Hunde und 52.000 Katzen in Experimenten eingesetzt, wobei 40.000 bis 50.000 dieser Hunde eigens für die Forschung gezüchtet und die anderen aus Pfund Sterling erworben wurden. 10 Jedes Jahr werden zwischen 50.000 und 60.000 nichtmenschliche Primaten wie Affen und Schimpansen untersucht, von denen viele aus Zuchtkolonien in den Vereinigten Staaten stammen. 11


Frage: Warum gibt es so viele verschiedene Tierarten auf der Erde?

Die emotionale und menschliche Antwort lautet – warum nicht? Ist es nicht großartig?

Aber seien wir wissenschaftlich. Eine Art existiert, wenn sie kann. Wenn die Bedingungen stimmen – es gibt Nahrung, es hat die richtige Temperatur, kann es Babys zeugen und so weiter. Die Bedingungen, die für eine Art richtig sind, werden als “Niche” bezeichnet. Wenn sich die Bedingungen ändern (z. B. wenn die Welt wärmer oder kälter wird), ändern sich auch die Arten. Elefanten könnten Haare wachsen lassen und sich zu Mammuts entwickeln, wenn wir eine Eiszeit erreichen. Die Idee ist, dass nichts jemals konstant ist. Evolution findet überall um uns herum statt und wir „sehen“ sie nicht, weil sie lange dauert.

Die Anzahl der Arten, die Sie um sich herum sehen, ist also das, was die Welt aufrechterhalten kann. Vielleicht sind ein paar mehr oder ein paar weniger möglich, aber im Grunde sehen wir eine Art Steady State – die Arten, die wir sehen, haben alle “Nischen” und sie sind in Ordnung. Sie sind in der Lage, ihre Umgebung zum Leben zu nutzen. Es gibt relativ wenige Orte auf der Erde, die das Leben nicht unterstützen können. Mitten in der Wüste oder direkt am Meeresgrund. Aber es gibt einige extreme Orte, die es immer noch tun. Diese Tiere sind da, weil sie leben und Kinder haben können. Das ist alles was Sie brauchen. Eine Art existiert also, weil die Tiere sich fortpflanzen können.

Wir müssen uns über große Störungen Sorgen machen – die den Lebensraum einer Spezies zerstören könnten. Dann zerstören wir seine Nische und wir könnten die Art auslöschen. Die Welt existiert schon viel länger als wir, und wenn wir anfangen, viele Arten zu verlieren, könnte das schlimme unbeabsichtigte Folgen haben, abgesehen davon, dass die Welt viel weniger interessant wird Idee.

Das Leben entwickelte sich zum ersten Mal vor etwa 3,8 Milliarden Jahren in einem warmen, suppigen Wasserbecken (oder in den Tiefen des Ozeans) irgendwo auf der Erde. Als diese erste Art von Leben auftauchte, gab es nur eine Spezies. Aber als sich diese Lebensform vermehrte, unterschied sich jedes Individuum ein wenig vom nächsten. Dies liegt daran, dass kleine Fehler auftreten können, wenn sich die DNA während der Zellteilung selbst kopiert.

Einige dieser Lebensformen könnten anders gewesen sein, sodass sie bei einer etwas wärmeren Temperatur leben konnten, sodass sie möglicherweise in einen wärmeren Teil des Pools (oder des Ozeans) gezogen sind. Wenn diese “warmen” Lebensformen lange genug von den anderen entfernt lebten, würden die beiden Gruppen bald so unterschiedlich sein, dass sie unterschiedliche Arten darstellen würden. Dies ist der Prozess der Evolution durch Artbildung (wie sich verschiedene Arten bilden).

Dies ist nur ein Beispiel für die Artbildung, aber es passiert bei allen verschiedenen Pflanzen, Tieren und Bakterien. Wenn eine Gruppe von Tieren an einem anderen Ort oder unter anderen Bedingungen leben kann als eine andere Gruppe von Tieren derselben Art, bedeutet dies, dass sie nicht mehr um Platz und Nahrung konkurrieren müssen. Es gibt so viele verschiedene Orte und Bedingungen für Tiere, an denen sie leben können, und durch die Evolution haben sie sich in verschiedene Arten verwandelt, um an all diesen Orten leben zu können

Weil es so viele verschiedene Arten von Umgebungen auf der Erde gibt.

Um zu überleben, muss jede Art einen Lebensraum finden, der ihr genügend Nahrung, Platz und Schutz bietet, um zu leben und sich fortzupflanzen. Es gibt einen großen Unterschied in den Bedingungen des Ozeans im Vergleich zur Wüste und des Waldes im Vergleich zu einem See. Die meisten Arten können in einer dieser Umgebungen überleben, in einer anderen jedoch nicht.

Wenn alle Tiere auf der Erde in einem Regenwald leben könnten, aber nirgendwo anders, dann gäbe es all diese anderen Gebiete der Erde ohne jemanden, der um Territorium oder Nahrung kämpft oder dich isst. Die Tiere im Regenwald konkurrieren unterdessen alle miteinander ums Überleben, was nicht zu einem angenehmen und wohlhabenden Lebensstil führt. Wenn eine dieser Arten eine Mutation (eine Veränderung der DNA) entwickelt hat, die es ihr ermöglicht, außerhalb des Regenwaldes zu leben (z in den neuen Bereich umziehen könnte. Es würde nichts anderes geben, das seine Nahrung aß oder versuchte, es zu essen, und die Spezies könnte damit beschäftigt sein, sich selbst zu vermehren.

Dies ist im Grunde das, was während der Evolution passiert ist. Wir alle begannen als einzellige Sumpfbewohner. Nachdem sie zu mehrzelligen Fischen geworden waren, die in diesen Seen leben konnten, mutierten einige der Fischdinger, damit sie an Land leben konnten. Nichts anderes konnte an Land leben, also hatten sie einen großen Vorteil. Nach etwas längerer Zeit wären verschiedene Arten von Landbewohnern aufgetaucht, da mehr Mutationen auftraten, die es den verschiedenen Arten ermöglichten, sich in neue Umgebungen auszubreiten.
Nach sehr langer Zeit hätte es Millionen von Arten in Millionen verschiedener Umgebungen gegeben, für die jede besonders geeignet war. Viele von ihnen sind seitdem gestorben, als sich die Bedingungen veränderten und die Art nicht mehr erfolgreich war, was eine Lücke für die Entstehung einer neuen Art hinterlässt.

All dies geschieht jetzt noch, aber sehr langsam, so dass wir es zu unseren Lebzeiten nicht sehen konnten. Oder sogar die Lebensdauer Ihres gesamten nachvollziehbaren Stammbaums. Was wir sehen, ist das Aussterben vieler Arten, da ihre einzigartigen Lebensräume zerstört werden und sie nirgendwo anders leben können.


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  • Erzieher Joao Pedro de Magalhaes
  • Regisseurin Sharon Colman Graham
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Warum die Alterungsraten zwischen den Arten immens variieren, ist eines der größten Rätsel der Biologie. Während der Mensch eine relativ langlebige Spezies ist, altern einige Tiere wie Mäuse 20-30 mal schneller als wir und werden nur bis zu 3-4 Jahre alt. Im Gegensatz dazu wird angenommen, dass einige Säugetiere wie der Grönlandwal über 200 Jahre alt werden. In der erstaunlichen Artenvielfalt unseres Planeten finden wir vielfältige und faszinierende Formen des Alterns. Weitere Informationen darüber, wie Tiere altern und wie manche das Altern zu vermeiden scheinen, finden Sie unter: Manche Tiere altern, andere möglicherweise nicht.

Warum altern verschiedene Arten unterschiedlich schnell? Ein wichtiger Faktor ist die Körpergröße, wobei größere Tiere im Durchschnitt länger leben als kleinere. Bei einigen Arten beeinflussen auch Umweltfaktoren wie die Temperatur die Lebensdauer der Tiere, wobei eine niedrigere Körpertemperatur im Allgemeinen mit einer längeren Lebensdauer verbunden ist. Besuchen Sie diese Seite, die Informationen und Vergleiche zum Altern von Tieren enthält!

Darüber hinaus können extrem langlebige Tiere wie Maulwurfsratten und Wale als Inspiration für die biomedizinische Forschung dienen. Dieser Artikel: Das Große, das Böse und das Hässliche: Extreme Tiere als Inspiration für die biomedizinische Forschung.

Sie können auch den TEDx-Talk „Slowing down aging“ lesen, der sich mit der Erforschung der Genetik langlebiger Arten und zukünftigen medizinischen Anwendungen befasst.


Zum Schutz der Sicherheit von Mensch, Tier und Umwelt

Neue Medikamente müssen getestet werden, weil Forscher sowohl die positiven als auch die schädlichen Wirkungen einer Verbindung auf den gesamten Organismus messen müssen. Ein Medikament wird zunächst getestet in vitro Verwendung von Geweben und isolierten Organen, muss aber auch rechtlich und ethisch in einem geeigneten Tiermodell getestet werden, bevor klinische Studien am Menschen stattfinden können.

Die Tierversuche liefern Daten zur Wirksamkeit und Sicherheit. Sie identifizieren nicht nur potenzielle Sicherheitsbedenken, sondern legen auch die Dosen fest, die Freiwilligen und Patienten während der ersten Studien am Menschen verabreicht werden.

Tierversuche dienen auch dem Schutz von Verbrauchern, Arbeitnehmern und der Umwelt vor schädlichen Wirkungen von Chemikalien. Alle Chemikalien für den gewerblichen oder persönlichen Gebrauch müssen getestet werden, damit ihre Wirkung auf die ihnen ausgesetzten Menschen und Tiere verstanden wird. Die Chemikalien, die wir täglich verwenden, können sich im Wasser, im Boden oder in der Luft um uns herum anreichern und ihre möglichen Auswirkungen auf die Umwelt müssen gründlich erforscht werden.


Einführung

Menschen (und keine andere Spezies) haben eine Sprache. Ein wichtiger Bestandteil der Sprache ist die Sprache, die sich auf das auditive/vokale Medium bezieht, mit dem wir sprachliche Einheiten untereinander kommunizieren, und es erfordert neben der auditiven Wahrnehmung und Verarbeitung einen Stimmtrakt mit vielfältigen Möglichkeiten, wie unseren (aber nicht unbedingt genau wie bei uns [1]) und die Fähigkeit zum stimmlichen Lernen. Vokales Lernen im weitesten Sinne ist die Fähigkeit, die Sprachausgabe auf der Grundlage von Erfahrung zu modifizieren. Im Gegensatz zur Sprache ist das stimmliche Lernen jedoch nicht nur beim Menschen vorhanden: Es kommt bei mehreren, entfernt verwandten Arten vor. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, wie Arten ihre Lautäußerungen verändern (siehe Kasten 1). Dabei kann es sich entweder um eine Modifikation eines Aspekts der Vokalisation handeln (sofern nachgewiesen werden kann, dass eine solche Modifikation aus Erfahrung gelernt wird, normalerweise auditiv, aber nicht notwendigerweise [2]) oder die Produktion neuartiger Vokalisationen insgesamt.

Kasten 1. Einfache Sprachlerntypologie

Wenn man sich die stimmlichen Fähigkeiten ansieht, gibt es Möglichkeiten, auseinander zu setzen, welche Verhaltensweisen eine Form des Lernens erfordern und welche nicht. Es gibt eine große Kluft zwischen angeborenen Vokalisationen, deren Verwendung nicht von Erfahrung abhängt, und solchen, die Erfahrung erfordern und über das angeborene Repertoire hinausgehen. Die erstere Art des Stimmverhaltens ist bei den meisten Tieren üblich. Es umfasst zum Beispiel Weinen und Lachen [3] und erfordert keine Erfahrung (obwohl in [4] wie die Erfahrung die prosodischen Aspekte des Weinens beeinflusst). Die letztgenannte Art ist weniger verbreitet und besteht im Wesentlichen aus drei Untertypen, die folgen [5]:

  • Fähigkeit, ein Geräusch mit einer Verhaltensreaktion zu assoziieren (Beispiel: Hund [Canis Familiaris] Reaktion auf menschliche Befehle)
  • Fähigkeit, den Kontext zu lernen, in dem eine Vokalisierung verwendet werden kann (Beispiel: Meerkatze [Chlorocebus pygerythrus] Lautäußerungen als Reaktion auf Raubtiere)
  • Fähigkeit, Vokalisationen aufgrund von Erfahrungen zu modifizieren (Beispiel: Vogelgezwitscher), die konvergieren oder von einem Modell abweichen können

Das Verhalten, das uns hier interessiert, ist das stimmliche Produktionslernen, auf das sich die meisten Forscher beziehen, wenn sie sich auf das stimmliche Lernen beziehen. Aber was das Lernen der Stimmproduktion als Phänotyp ausmacht, ist unter Forschern weit davon entfernt, sich einig zu sein, sowohl im Gegensatz zu den anderen Subtypen als auch für sich allein. Dies beeinflusst natürlich, welche Arten als fähig dazu angesehen werden.

Vokales Lernen ist in der Tat ein sehr produktives Studiengebiet über alle Disziplinen hinweg [6]. Arten, die stimmliche Lernfähigkeiten aufweisen, sind eine relevante Informationsquelle über das Wesen und die Evolution der Sprache beim Menschen, vor allem unter phonologischen Aspekten [7]. Allerdings sind sich nicht alle einig, was das stimmliche Lernen als Phänotyp ausmacht, und dies beeinflusst stark die Arbeit am stimmlichen Lernen.

Die „kanonische“ Liste der Gesangslerner

Es gibt einen allgemeinen Trend in der Literatur (z. B. [8]), der das stimmliche Lernen auf Arten beschränkt, die durch Nachahmung neuartige Rufe erzeugen können, die durch eine direkte Verbindung zwischen dem Vorderhirn und den phonatorischen Muskeln unterstützt werden (z. B. der Kehlkopf bei Säugetieren oder Syrinx bei Vögeln). Dies hat zu einer kanonischen Liste von vokallernenden Arten geführt. Es umfasst drei Vogelordnungen und einige Säugetiere. Die Vögel – die mit Abstand längste Liste bei der Zählung einzelner Arten (in Tausend [9]) – umfassen Singvögel (Passeriformes), Papageien (Psittaciformes) und Kolibris (Trochiliformes) [10, 11]. Zu den Säugetieren zählen Menschen, einige Wale [12, 13], Flossenfüßer [14, 15], Elefanten [16] und Fledermäuse [17, 18]. Vögel gelten als dem Menschen am nächsten in Bezug auf stimmliche Lernfähigkeiten, obwohl sie phylogenetisch am entferntesten sind. Der Mensch ist der einzige Primat, der unumstritten als Gesangslerner angesehen wird, während nichtmenschliche Primaten in dieser Hinsicht als wenig relevant angesehen werden. Verfeinerungen dieser Liste bestehen normalerweise darin, nach innen zu schauen, um feinere Unterscheidungen in den bereits etablierten Familien (z. B. Fledermäuse [18] oder Papageien [19]) zu treffen, und selten nach außen.

Es ist möglich, dass dieser Fokus auf Nachahmung und neuartige Lautäußerungen darauf zurückzuführen ist, dass es sich um den klarsten Fall handelt, in dem etwas „übertragen“ und dann „gelernt“ wird. Das heißt, es könnte sein, dass für diejenigen, die der Nachahmung einen hohen Stellenwert beimessen (z. B. [8]), Gelerntes (im Gegensatz zu „angeboren“) dazu führt, dass etwas nachgeahmt werden muss, was vorher in keiner Form da war (im Repertoire), im Gegensatz zu Improvisation oder anderen Möglichkeiten, wie sich Klänge in einem Repertoire ändern können (z.

Es ist auch möglich, dass die Anziehungskraft des „Neuro-Reduktionismus“ (einen Verhaltensphänotyp praktisch mit einer neuralen Implementierung gleichzusetzen [20]), einen Einfluss auf die Etablierung dieser Sichtweise auf das stimmliche Lernen gehabt haben könnte. Die Existenz einer direkten Verbindung vom Vorderhirn zu den phonatorischen Muskeln, die eine feine Kontrolle dieser Strukturen ermöglicht, ist in der Tat eine reizvolle Idee, auf der man aufbauen kann.

Es gibt jedoch empirische Beweise für stimmliche Lernfähigkeiten bei anderen Arten außerhalb der kanonischen Liste. Solche Beweise sind normalerweise verhaltensbedingt und kein Versuch, eine direkte Kontrolle der Stimmmuskulatur durch das Vorderhirn zu zeigen. Tatsächlich gibt es Arbeiten, die bezweifeln, dass eine solche Verbindung überhaupt eine notwendige Bedingung für das stimmliche Lernen ist [21, 22].

Das stimmliche Lernkontinuum und darüber hinaus

In light of this, we think it worth discussing the “vocal learning continuum hypothesis” (VLC) [11], which categorizes species along a continuum of increasing vocal learning complexity. This is a valuable idea that goes against the traditional dichotomous view of vocal learning, according to which a species is either definitely a vocal learner or not at all. However, it too relies on production of novel calls through imitation, subserved by forebrain control of phonatory muscles, to determine the distribution of vocal learning abilities across species. Such an approach is therefore not representative of the diversity of vocal learning behavior across the animal kingdom [23, 24]. This diversity pertains not only to species for which there is recent evidence of vocal learning but also to the “well-established” vocal learning species, namely birds [25].

Indeed, we find that the way species learn to produce their communication signals should form the set of criteria that makes a species a vocal learner. The exact nature of the vocalizations and the neurobiology are of course extremely important, and they will allow for much more precise evolutionary work, but one must not lose sight of the fact that vocal learning is a behavioral phenotype, with learning as the most striking aspect.

Given this state of affairs, two ways offer themselves for future studies on vocal learning: (1) perpetuating the bifurcation between canonical and “negligible” vocal learning species or (2) turning attention to the behaviors observed and assessing them in the context of a broad sense of vocal learning, as opposed to dismissing them on neurobiological grounds alone.

Recently proposed frameworks and reflections also show some concern with this question and call for more wide-ranging perspectives on vocal learning (e.g., [26–28]).

In the remainder of the present paper, we start by going over the VLC and point out some limitations. We then point to evidence from “noncanonical” species that reinforces these limitations and conclude by outlining an extension to the VLC highlighting approaches to vocal learning that can help overcome them.


Die durcheinandergebrachte Welt der Hybridtiere

Wenn ein Zoo einen männlichen Löwen und einen weiblichen Tiger im selben Gehege hält, kann ein Liger entstehen. Es hat eine Mischung aus den Eigenschaften seiner Eltern.

лексей илин/Wikimedia Commons

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13. September 2018 um 5:45 Uhr

Tief im Amazonas-Regenwald leben zwei grüne Vögel. Das schneebedeckte Manakin hat einen weißen Spritzer auf dem Kopf. Das Opal-gekrönte Manakin sieht sehr ähnlich aus. Aber die Krone dieser Art kann je nach Licht weiß, blau oder rot erscheinen. Es ist „wie ein Regenbogen“, sagt Alfredo Barrera-Guzmán. Er ist Biologe an der Autonomen Universität Yucatán in Mérida, Mexiko.

Vor Tausenden von Jahren begannen diese beiden Vogelarten, sich miteinander zu paaren. Der Nachwuchs hatte anfangs matt-weißlich-graue Kronen, vermutet Barrera-Guzmán. Aber in späteren Generationen wuchsen einige Vögel gelbe Federn. Diese helle Farbe machte Männchen für Weibchen attraktiver. Diese Weibchen haben es möglicherweise bevorzugt, sich mit gelb-bedeckten Männchen zu paaren, anstatt mit schneebedeckten oder opalbekrönten Männchen.

Schließlich trennten sich diese Vögel von den beiden ursprünglichen Arten genug, um ihre eigene, eigenständige Art zu sein: die goldgekrönten Manakin. Es sei der erste bekannte Fall einer Hybridvogelart im Amazonas, sagt er.

Normalerweise paaren sich verschiedene Arten nicht. Aber wenn sie es tun, werden ihre Nachkommen sogenannte Hybriden sein.

Die DNA-Moleküle in jeder Zelle eines Tieres enthalten Anweisungen. Diese zeigen, wie ein Tier aussieht, wie es sich verhält und welche Geräusche es macht. Wenn sich Tiere paaren, bekommen ihre Jungen eine Mischung aus der DNA der Eltern. Und sie können mit einer Mischung der Eigenschaften der Eltern enden.

Wenn die Eltern von derselben Art stammen, ist ihre DNA sehr ähnlich. Aber DNA von verschiedenen Arten oder Artengruppen wird mehr Variationen haben. Hybrid-Nachkommen erhalten mehr Vielfalt in der DNA, die sie erben.

Was passiert also, wenn sich die DNA zweier Tiergruppen zu einem Hybrid vermischt? Es gibt viele mögliche Ergebnisse. Manchmal ist der Hybrid schwächer als die Eltern oder überlebt nicht einmal. Manchmal ist es stärker. Manchmal verhält es sich eher wie eine Elternart als die andere. Und manchmal liegt sein Verhalten irgendwo zwischen dem jedes Elternteils.

Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie dieser Prozess – Hybridisierung (HY-brih-dih-ZAY-shun) genannt – abläuft. Hybridvögel könnten neue Zugrouten nehmen, fanden sie. Einige Hybridfische scheinen anfälliger für Raubtiere zu sein. Und die Paarungsgewohnheiten von Nagetieren können beeinflussen, was ihre Hybridnachkommen essen können.

Klug zu hybridisieren?

Hybridisierung geschieht aus vielen Gründen. Beispielsweise kann sich das Territorium zweier ähnlicher Tierarten überschneiden. Dies geschieht bei Eis- und Grizzlybären. Mitglieder der beiden Tiergruppen haben sich gepaart und produzieren Hybridbären.

Wenn sich das Klima ändert, kann sich der Lebensraum einer Art in ein neues Gebiet verlagern. Diese Tiere können anderen, ähnlichen Arten begegnen. Die beiden Gruppen können sich zufällig paaren. Zum Beispiel haben Forscher Hybriden aus südlichen Flughörnchen und nördlichen Flughörnchen gefunden. Als sich das Klima erwärmte, wanderten die südlichen Arten nach Norden und paarten sich mit den anderen Arten.

Wenn Tiere nicht genügend Partner ihrer eigenen Art finden, können sie einen Partner einer anderen Art auswählen. „Man muss das Beste aus der Situation machen“, sagt Kira Delmore. Sie ist Biologin am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön.

Wissenschaftler haben dies bei zwei Antilopenarten im südlichen Afrika beobachtet. Wilderer hatten die Populationen der Riesenzobelantilopen und der Roten Antilopen ausgedünnt. Später brüteten die beiden Arten miteinander.

Menschen können auch unwissentlich Gelegenheiten zur Hybridisierung schaffen. Sie könnten zwei eng verwandte Arten in einem Zoo in dasselbe Gehege bringen. Oder wenn Städte expandieren, können städtische Arten zunehmend auf ländliche treffen. Menschen können sogar Tiere aus anderen Ländern versehentlich oder absichtlich in einen neuen Lebensraum bringen. Diese exotischen Arten können jetzt die einheimischen Tiere treffen und sich mit ihnen paaren.

Viele Hybridtiere sind unfruchtbar. Das bedeutet, dass sie sich zwar paaren können, aber keine Nachkommen zeugen. Maultiere zum Beispiel sind die Mischlinge von Pferden und Eseln. Die meisten davon sind steril: Zwei Maultiere können nicht mehr Maultiere machen. Nur ein Pferd, das sich mit einem Esel paart, kann ein weiteres Maultier machen.

Die Biodiversität ist ein Maß für die Anzahl der Arten. In der Vergangenheit gingen viele Wissenschaftler davon aus, dass Hybridisierung nicht gut für die Biodiversität ist. Wenn viele Hybriden produziert würden, könnten die beiden Elternarten zu einer verschmelzen. Das würde die Artenvielfalt reduzieren. Aus diesem Grund wurde „Hybridisierung oft als eine schlechte Sache angesehen“, erklärt Delmore.

Aber Hybridisierung kann manchmal die Biodiversität steigern. Ein Hybrid könnte in der Lage sein, ein bestimmtes Nahrungsmittel zu essen, das seine Elternart nicht essen kann. Oder vielleicht kann es in einem anderen Lebensraum gedeihen. Irgendwann könnte es eine eigene Spezies werden, wie das goldgekrönte Manakin. Und das würde die Vielfalt des Lebens auf der Erde erhöhen – nicht verringern. Hybridisierung, so Delmore, ist „eigentlich eine kreative Kraft“.

Ihren eigenen Weg gehen

Hybriden können sich in vielerlei Hinsicht von ihren Eltern unterscheiden. Das Aussehen ist nur eines. Delmore wollte wissen, wie sich Hybriden anders verhalten könnten als ihre Eltern. Sie schaute zu einem Singvogel namens Swainson-Drossel.

Im Laufe der Zeit hat sich diese Art in Unterarten aufgespalten. Dies sind Gruppen von Tieren derselben Art, die in verschiedenen Gebieten leben. However, when they do encounter each other, they can still breed and produce fertile young.

One subspecies is the russet-backed thrush, which lives on the west coast of the United States and Canada. As its name implies, it has reddish feathers. The olive-backed thrush has greenish-brown feathers and lives farther inland. But these subspecies overlap along the Coast Mountains in western North America. There, they can mate and produce hybrids.

One difference between the two subspecies is their migration behavior. Both groups of birds breed in North America, then fly south in winter. But russet-backed thrushes migrate down the west coast to land in Mexico and Central America. Olive-backed thrushes fly over the central and eastern United States to settle in South America. Their routes are “super different,” Delmore says.

The birds’ DNA contains instructions for where to fly. Which directions do hybrids get? To investigate, Delmore trapped hybrid birds in western Canada. She placed tiny backpacks on them. A light sensor in each backpack helped record where the birds went. The birds flew south to their wintering grounds, carrying the backpacks on their journey.

The next summer, Delmore re-captured some of those birds back in Canada. From the sensors’ light data, she figured out what time the sun had risen and set at each point along the bird’s journey. The length of the day and timing of midday differs depending on location. That helped Delmore deduce the birds’ migration paths.

Some hybrids roughly followed one of their parents’ routes. But others didn’t take either path. They flew somewhere down the middle. These treks, though, took the birds over rougher terrain, such as deserts and mountains. That could be a problem because those environments might offer less food to survive the long journey.

Another group of hybrids took the olive-backed thrush’s route south. Then they returned via the russet-backed thrush’s path. But that strategy might also cause problems. Normally, birds learn cues on their way south to help them navigate back home. They might notice landmarks such as mountains. But if they return by a different path, those landmarks will be absent. One result: The birds migration might take longer to complete.

These new data might explain why the subspecies have remained separate, Delmore says. Following a different path may mean that hybrid birds tend to be weaker when they reach the mating grounds — or have a lower chance of surviving their yearly journeys. If hybrids survived as well as their parents, DNA from the two subspecies would mix more often. Eventually these subspecies would fuse into one group. “Differences in migration could be helping these guys maintain differences,” Delmore concludes.

Perils of predators

Sometimes, hybrids are shaped differently than their parents. And that can affect how well they avoid predators.

Anders Nilsson recently stumbled onto this finding. He is a biologist at Lund University in Sweden. In 2005, his team was studying two fish species named common bream and roach (not to be confused with the insect). Both fish live in a lake in Denmark and migrate into streams during winter.

Explainer: Tagging through history

To study their behavior, Nilsson and his colleagues implanted tiny electronic tags in the fish. These tags allowed the scientists to track the fish’s movements. The team used a device that broadcast a radio signal. Tags that received the signal sent back one of their own that the team could detect.

At first, Nilsson’s team was interested only in roach and bream. But the researchers noticed other fish that looked like something in between. The main difference was their body shape. Viewed from the side, the bream appears diamond-shaped with a taller middle than its ends. The roach is more streamlined. It’s closer to a slim oval. The third fish’s shape was somewhere between those two.

“To the untrained eye, they just look like fish,” Nilsson admits. “But to a fish person, they are hugely different.”

Roach and bream must have mated to produce those in-between fish, the scientists thought. That would make those fish hybrids. And so the team began tagging those fish, too.

Fish-eating birds called great cormorants live in the same area as the fish. Other scientists were studying the cormorants’ predation of trout and salmon. Nilsson’s team wondered if the birds were eating roach, bream and hybrids as well.

Cormorants gobble fish whole. Afterward, they spit out unwanted parts — including electronic tags. A few years after the researchers had tagged the fish, they visited the cormorants’ nesting and roosting sites. The birds’ homes were pretty gross. “They throw up and defecate all over the place,” Nilsson says. “It’s not pretty.”

But the researchers’ search was worth it. They found a lot of fish tags in the birds’ mess. And the hybrids appeared to fare the worst. For their efforts, the team found 9 percent of the bream tags and 14 percent of the roach tags. But 41 percent of the hybrids’ tags also turned up in the nests.

Nilsson isn’t sure why hybrids are more likely to be eaten. But perhaps their shape makes them easier targets. Its diamond-like shape makes bream hard to swallow. The roach’s streamlined body helps it quickly swim away from danger. Since the hybrid is in between, it may not have either advantage.

Or maybe hybrids just aren’t very smart. “They could be sort of stupid and not react to the predator threat,” Nilsson says.

Picky mating

Just because scientists find hybrids doesn’t mean the two species will always breed with each other. Some animals are choosy about which mates they’ll accept from another species.

Marjorie Matocq studied this question in rodents called woodrats. Matocq is a biologist at the University of Nevada, Reno. She started studying California’s woodrats in the 1990s. Matocq found these creatures interesting because they were very common, but scientists knew so little about them.

In a recent study, her team focused on two species: the desert woodrat and Bryant’s woodrat. Both live in the western United States. But desert woodrats are smaller and inhabit dry areas. The bigger Bryant’s woodrats live in shrubby and forested areas.

At a site in California, the two species overlapped. The animals here were mating and producing hybrids, but Matocq didn’t know how common this was. “Is it just a chance accident, or is this happening all the time?” she wondered.

To find out, the researchers brought woodrats to their lab. They set up tubes shaped like a T. In each experiment, the scientists placed a female desert woodrat or Bryant’s woodrat at the bottom of the T. Then they put a male desert woodrat and a male Bryant’s woodrat in opposite ends of the top of the T. The males were restrained with harnesses. The female could then visit either male and decide whether to mate.

Female desert woodrats almost always mated with their own species, the scientists found. These females may have avoided Bryant’s woodrats because those males were bigger and more aggressive. Indeed, the males often bit and scratched the females.

But the female Bryant’s woodrats didn’t mind mating with male desert woodrats. Those males were smaller and more docile. “There wasn’t as much danger,” Matocq observes.

Scientists Say: Microbiome

The researchers suspect that many wild hybrids have a desert woodrat father and a Bryant’s woodrat mother. That could be important because mammals, such as woodrats, inherit bacteria from their mothers. These bacteria stay in the animal’s gut and are called their microbiome (My-kroh-BY-ohm).

An animal’s microbiome may affect its ability to digest food. Desert and Bryant’s woodrats likely eat different plants. Some of the plants are toxic. Each species may have evolved ways to safely digest what they chose to eat. And their microbiomes may have evolved to play a role in that as well.

If true, hybrids may have inherited bacteria that help them digest the plants that Bryant’s woodrats typically consume. That means these animals might be better-suited to dine on what a Bryant’s woodrat eats. Matocq’s team is now feeding different plants to the parent species and their hybrids. The researchers will monitor whether the animals get sick. Some hybrids might fare better or worse depending on their mix of DNA and gut bacteria.

What’s exciting about hybrids is that you can think of each one “as a little bit of an experiment,” Matocq says. “Some of them work, and some of them don’t.”

Machtwörter

aggressive (n. aggressiveness) Quick to fight or argue, or forceful in making efforts to succeed or win.

autonomous Acting independently. Autonomous vehicles, for instance, pilot themselves based on instructions that have been programmed into their computer guidance system.

Bakterien (Singular: Bakterium) Einzeller. Diese leben fast überall auf der Erde, vom Meeresboden bis in andere lebende Organismen (wie Pflanzen und Tiere).

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

biodiversity (short for biological diversity) The number and variety of species found within a localized geographic region.

Biologie Das Studium der Lebewesen. The scientists who study them are known as biologists.

züchten (noun) Animals within the same species that are so genetically similar that they produce reliable and characteristic traits. German shepherds and dachshunds, for instance, are examples of dog breeds. (verb) To produce offspring through reproduction.

Klima The weather conditions that typically exist in one area, in general, or over a long period.

Klimawandel Long-term, significant change in the climate of Earth. Dies kann auf natürliche Weise geschehen oder als Reaktion auf menschliche Aktivitäten, einschließlich der Verbrennung fossiler Brennstoffe und der Rodung von Wäldern.

Kollege Jemand, der mit einem anderen, einem Kollegen oder Teammitglied zusammenarbeitet.

defecate To discharge solid waste from the body.

Diät The foods and liquids ingested by an animal to provide the nutrition it needs to grow and maintain health. (verb) To adopt a specific food-intake plan for the purpose of controlling body weight.

verdauen (noun: digestion) To break down food into simple compounds that the body can absorb and use for growth. Some sewage-treatment plants harness microbes to digest — or degrade — wastes so that the breakdown products can be recycled for use elsewhere in the environment.

DNA (kurz für Desoxyribonukleinsäure) Ein langes, doppelsträngiges und spiralförmiges Molekül in den meisten lebenden Zellen, das genetische Anweisungen trägt. It is built on a backbone of phosphorus, oxygen, and carbon atoms. In allen Lebewesen, von Pflanzen und Tieren bis hin zu Mikroben, sagen diese Anweisungen den Zellen, welche Moleküle sie herstellen sollen.

docile An adjective meaning calm, cooperative, submissive or deferential.

Umgebung Die Summe aller Dinge, die um einen Organismus oder den Prozess herum existieren, und der Zustand, den diese Dinge schaffen. Die Umgebung kann sich auf das Wetter und das Ökosystem beziehen, in dem einige Tiere leben, oder vielleicht die Temperatur und Luftfeuchtigkeit (oder sogar die Platzierung von Komponenten in einem elektronischen System oder Produkt).

evolutionär An adjective that refers to changes that occur within a species over time as it adapts to its environment. Such evolutionary changes usually reflect genetic variation and natural selection, which leave a new type of organism better suited for its environment than its ancestors. The newer type is not necessarily more “advanced,” just better adapted to the conditions in which it developed.

exotisch An adjective to describe something that is highly unusual, strange or foreign (such as exotic plants).

fertile Old enough and able to reproduce.

Generation A group of individuals (in any species) born at about the same time or that are regarded as a single group. Your parents belong to one generation of your family, for example, and your grandparents to another. Similarly, you and everyone within a few years of your age across the planet are referred to as belonging to a particular generation of humans.

Lebensraum The area or natural environment in which an animal or plant normally lives, such as a desert, coral reef or freshwater lake. A habitat can be home to thousands of different species.

hybrid An organism produced by interbreeding of two animals or plants of different species or of genetically distinct populations within a species. Such offspring often possess genes passed on by each parent, yielding a combination of traits not known in previous generations. The term is also used in reference to any object that is a mix of two or more things.

gut An informal term for the gastrointestinal tract, especially the intestines.

Insekt A type of arthropod that as an adult will have six segmented legs and three body parts: a head, thorax and abdomen. There are hundreds of thousands of insects, which include bees, beetles, flies and moths.

Säugetier Ein warmblütiges Tier, das sich durch den Besitz von Haaren oder Fell, die Milchsekretion der Weibchen zur Fütterung ihrer Jungen und (typischerweise) die Geburt lebender Jungen auszeichnet.

microbiome The scientific term for the entirety of the microorganisms — bacteria, viruses, fungi and more — that take up permanent residence within the body of a human or other animal.

migration (v. migrate) Movement from one region or habitat to another, especially regularly (and according to the seasons) or to cope with some driving force (such as climate or war). An individual that makes this move is known as a migrant.

Molekül An electrically neutral group of atoms that represents the smallest possible amount of a chemical compound. Molecules can be made of single types of atoms or of different types. For example, the oxygen in the air is made of two oxygen atoms (O2), but water is made of two hydrogen atoms and one oxygen atom (H2O).

Monitor Um etwas zu testen, auszuprobieren oder anzusehen, insbesondere regelmäßig oder fortlaufend.

einheimisch Associated with a particular location native plants and animals have been found in a particular location since recorded history began. These species also tend to have developed within a region, occurring there naturally (not because they were planted or moved there by people). Most are particularly well adapted to their environment.

navigate To find one’s way through a landscape using visual cues, sensory information (like scents), magnetic information (like an internal compass) or other techniques.

Population (in biology) A group of individuals from the same species that lives in the same area.

predation A term used in biology and ecology to describe a biological interaction where one organism (the predator) hunts and kills another (the prey) for food.

Raubtier (Adjektiv: räuberisch) Eine Kreatur, die andere Tiere für den größten Teil oder die gesamte Nahrung erbeutet.

radio To send and receive radio waves, or the device that receives these transmissions.

Regenwald Dense forest rich in biodiversity found in tropical areas with consistent heavy rainfall.

rodent A mammal of the order Rodentia, a group that includes mice, rats, squirrels, guinea pigs, hamsters and porcupines.

salmon A popular game fish that tends to live most of its life in the ocean, then enters coastal rivers (and freshwater) to breed and lay eggs.

Sensor Ein Gerät, das Informationen über physikalische oder chemische Bedingungen – wie Temperatur, Luftdruck, Salzgehalt, Feuchtigkeit, pH-Wert, Lichtintensität oder Strahlung – aufnimmt und diese Informationen speichert oder sendet. Wissenschaftler und Ingenieure verlassen sich oft auf Sensoren, um sie über Bedingungen zu informieren, die sich im Laufe der Zeit ändern können oder weit entfernt von einem Ort existieren, an dem ein Forscher sie direkt messen kann.

Spezies Eine Gruppe ähnlicher Organismen, die in der Lage sind, Nachkommen zu produzieren, die überleben und sich fortpflanzen können.

sterile (in biology) An organism that is physically unable to reproduce.

Strategie A thoughtful and clever plan for achieving some difficult or challenging goal.

subspecies A subdivision of a species, usually based on geographic separations. Over time, this separation may have allowed some of the genes in a population of a species to vary, creating differences in those organisms’ appearance or adaptation to the local environment.

Schild (in conservation science) To attach some rugged band or package of instruments onto an animal. Sometimes the tag is used to give each individual a unique identification number. Once attached to the leg, ear or other part of the body of a critter, it can effectively become the animal’s “name.” In some instances, a tag can collect information from the environment around the animal as well. This helps scientists understand both the environment and the animal’s role within it.

terrain The land in a particular area and whatever covers it. The term might refer to anything from a smooth, flat and dry landscape to a mountainous region covered with boulders, bogs and forest cover.

giftig Poisonous or able to harm or kill cells, tissues or whole organisms. The measure of risk posed by such a poison is its toxicity.

Merkmal Ein charakteristisches Merkmal von etwas. (in der Genetik) Eine Eigenschaft oder Eigenschaft, die vererbt werden kann.

urban Of or related to cities, especially densely populated ones or regions where lots of traffic and industrial activity occurs. The development or buildup of urban areas is a phenomenon known as urbanization.


Biology 1404 TTU Exam 2

A) Some green algae form stable associations with fungi to produce lichens.

B) Green algae are important primary producers only in near-shore ocean environments.

C) Green algae have chloroplasts but lack mitochondria.

A)Rose bushes, ferns, and pine trees produce spores. The commonly visible stage of mosses releases gametes.

B)All of these stages produce sperm and eggs.

C)All of these stages release spores that develop into gametophytes.

B) Brightly colored flowers are pollinated by moths, which are attracted to bright colors.

C) Carrion flowers produce molecules that smell like rotting flesh to attract flies.

B) Bryophytes lack vascular tissue and grow close to the ground.

C) Unlike corn, bryophytes do not carry out photosynthesis and would not appear green.

A)Cross-pollination of the pepper plant in one backyard with the pepper plants in the neighboring yard

B)Increase in kernel size in modern maize in comparison to teosinte, a wild grass

C)Reduced protein content of cultivated plants such as corn

A)Which habitats the plants colonize, and which photosynthetic pigments they contain

B)Whether or not the plants produce flowers, and whether or not their seeds are developed in enclosed structures

C)Whether or not the plants contain vascular tissue, and whether or not they produce seeds

A) Angiosperms have more species diversity than other taxa of land plants.

B) Seed plants lack vascular tissue.

C) Angiosperms produce "naked seeds."

B) Intact forests and wetlands can reduce the effects of winds during a hurricane and lessen the impact of erosion.

C) Intact forests and wetlands allow accumulated water to quickly run off a landscape.

What structure found in modern plants is the solution to this problem?

B) Water in this area was well oxygenated.

C) Coal seams were likely available and exploited by native humans in the region thousands of years ago.

B) Heterospory, the production of two distinct types of spores by different structures, is unique to flowers.

C) The evolution of the flower increased the success of wind pollination.

B) chloroplasts contain the photosynthetic pigments chlorophyll a and b and the accessory pigment β-carotene

C) cell walls, sperm, and peroxisomes are similar in structure and composition

B) female reproductive parts

C) reproductive structures

B) Enclosed in the stigma of a flower

C) Packed into pollen sacs within the anthers found on a stamen

A) Tracheids are found only in the most recent taxa of vascular plants.

B) Tracheids transport water through gaps in their primary cell walls.

C) The ability of tracheids to provide support comes from their cellulose-based primary cell wall.

A) The evolution of land plants from green algae, and the gradual evolution of traits that reduce the dependence of land plants on wet environments

B) A distinct break from algae lineages and continued dependence on moisture for reproduction

C) The steady development in the ability of land plants to produce increasingly sophisticated spores

A) Low, sprawling growth protected the first land plants from herbivores.

B) The low, sprawling growth increased the surface area of the first land plants, providing them with additional light for photosynthesis.

C) To obtain water, the first land plants had to keep their tissues in direct contact with moist soil.

B) Plants are the dominant primary consumers in terrestrial ecosystems.

C) Plants perform oxygenic photosynthesis.

1) Increasing dehydration of leaf tissues
2) Decreasing dehydration of leaf tissues
3) Countering the effect of declining CO2 on photosynthesis
4) Reinforcing the effect of declining CO2 on photosynthesis
5) Decreasing the oxygen (O2) content of air next to the leaves lower than it would otherwise be
6) Increasing the O2 content of air next to the leaves higher than it would otherwise be

B) They are currently included in the phylum Anthophyta.

C) Each possesses multiple cotyledons.

A) The nonvascular plants form a monophyletic group.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) Green algae and liverworts

A)Diversification of angiosperms

B) Diversification of gymnosperms

C) Silurian-Devonian Explosion

A) Their chloroplasts contain photosynthetic pigments chlorophyll a and b.

B) They have similar arrangements of the internal thylakoids.

C) Their chloroplasts synthesize starch as a storage product.

B)The lignin-reinforced cell made it possible for nonvascular plants to display their transporting systems above ground.

C) They ensured that plants would be able to remain intact to fight pollinators.

A) consist of single tubular cells or of filaments of cells

B) are not absorptive structures

C) are associated with fungi that inhibit mineral transfer from soil to rhizoids

A) They are important consumers in the seas.

B) They are mostly multicellular.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) Seedless vascular plants

B) They are in the clade that includes most human crops, except the cereal grains.

C) The veins of their leaves form a netlike pattern.

B) breathing more slowly as atmospheric oxygen levels increase

C) removing red blood cells from circulation when atmospheric oxygen levels increase

B) Extant seedless vascular plants are larger than the extinct varieties.

C) Sphagnum is an economically and ecologically important example of a seedless vascular plant.

B) one embryo from one egg fertilized by two sperm cells

C) two embryos from one egg and two sperm cells

A) It does not occur in humans, and gamete formation results from mitosis, not meiosis, as it does in animals.

B) Alternation of generations only exists when sex organs replicate in animals.

C) Alternation of generations occurs when it goes through gametophytes and heterosexual channels.

A) According to the fossil record and phylogenetic analyses, angiosperms evolved before gymnosperms angiosperms are the only land plants with vessels.

B) Green algae in the lineage Charophyceae are the closest living relatives of land plants.

C) Horsetails and ferns form a distinct lineage. They have vascular tissue but reproduce via spores, not seeds.

C) An unbranched sporophyte

A) Male and female spores are morphologically distinct.

B) It produces bisexual gametophytes.

A) The sun is tilted on its axis, thus changing the amount of sunlight energy that reaches a specific place on the planet.

B) Earth is tilted on its axis, thus changing the amount of sunlight energy received by a specific place on the planet during the year.

C) Seasonality is driven by changes in the average monthly temperature.

A) the area's altitude and average annual temperature and precipitation

B) the area's species composition and average annual temperature and precipitation

C) the area's global longitude and altitude

A) Temperature and moisture

C) Soil composition and temperature

C) Interactions with offspring

1) Dispersal is a common component of the life cycles of plants and animals.
2) Colonization of devastated areas after floods or volcanic eruptions primarily depends upon climate.
3) Seeds are important dispersal stages in the life cycles of most flowering plants.
4) Dispersal occurs only on an evolutionary time scale

A) Mutations in gill rakers affect the ability of individual salmon to absorb oxygen.

B) Only a few salmon offspring return to the stream of their birth to breed.

C) Sea lions and humans hunt salmon in streams.

A) the number and type of animal species that occur there

B) precipitation and availability of light

C) depth of water and rate of water movement

A) Site one is in a tropical rain forest, and site two is in a temperate deciduous forest.

B) Both sites are in a boreal forest.

C) Site one is in a temperate deciduous forest, and site two is in a tropical rain forest.

B) Tundra: long summers, mild winters

C) Temperate grasslands: relatively warm winters, most rainfall in summer

D) Temperate forest: relatively short growing season, mild winters

A) Lake turnovers force normally bottom-dwelling species to the surface for twice-yearly production of vitamin D.

B) Lake turnovers bring oxygen-rich water from the lake bottom up to the lake surface.

C) The turnovers bring nutrient-rich water from the bottom of the lake up to the top of the lake.

B) The amount of sunlight a biome receives

C) The aboveground plant biomass

C) Temperate deciduous forest

A) In the winter and summer

B) In response to biotic factors

C) When water at the top of the lake becomes denser than the water below

A) the elimination of ocean currents

B) a loss of seasonal variation at high latitudes

D) winds blowing from west to east along the equator

A) Because ice dams keep the water from leaving the body of water every winter

B) Because the scouring action of past glaciers formed large depressions in the landscape

C) Because beaver dams are more likely to be found at higher latitudes

B) 30 degrees north and 30 degrees south latitude

B) air near the equator is more likely to be drier, so it easily picks up water vapor

C) air near the equator rises, warming as it rises and increasing its ability to hold water vapor

A) Yucca moths lay their eggs only in the flowers of yucca plants and thus cannot live where yucca plants are absent.

B) In warm winters, Carolina wrens are able to expand their range to northern states, but in cold winters, their range contracts to the south.

C) In Africa, the range of domestic cattle is limited by the distribution of flies that transmit a fatal cattle disease.

B) Organisms that consume detritus are common in the benthic zones of lakes and ponds.

C) Bogs are characterized by high water flow.

B) The low oxygen content would give the fish difficulty in swimming aerobically.

C) The flux of nutrients washing into the estuary would give the fish difficulty in swimming aerobically.

D) The temperature change would stress the fish by denaturing its proteins.

B) Animal and plant diversity decrease in variation per unit area.

C) Animal and plant diversity decrease.

D) Animal and plant diversity increase.

1) Symbioses with photosynthetic organisms
2) Highly developed chemoreception
3) Adaptations for burrowing
4) Adaptations for sit-and-wait predation

B) Evergreens photosynthesize year-round.

C) Evergreens do not shed their leaves and thus do not need as many soil nutrients. Evergreens photosynthesize year-round.

D) Evergreens begin photosynthesizing in early spring, even before the snow melts.

1) Grassland soils are not very fertile.
2) Prairie fires can result from lightning strikes.
3) Grasslands are lower in productivity than tropical forest communities.
4) Grasslands have too little precipitation to support abundant tree growth.

A) a decrease in temperature at the equator

B) the elimination of tides

C) an increase in the length of a year

D) an increase in the length of night

A) There is no scientific study that can help make predictions on the future distribution of organisms.

B) Quantify the impact of human activities on present-day populations of threatened and endangered species to assess the rate of extirpation and extinction.

C) Remove, to the mineral soil, all of the organisms from an experimental plot, and monitor the colonization of the area over time in terms of both species diversity and abundance.

D) Look at the climatic changes that occurred since the last ice age and how species redistributed as glaciers melted then make predictions on future distribution in species based on past trends.

Which statement best describes the outcome of this encounter between a landform and an air mass?

A) The cool, dry Pacific air heats up and picks up moisture from evaporation of the snowcapped peaks of the mountain range, releasing this moisture as precipitation when the air cools while descending on the leeward side of the range.

B) These air masses remain essentially unchanged in moisture content and temperature as they pass over the mountain ranges.

C) These air masses are blocked by the mountain ranges, producing high annual amounts of precipitation on the windward sides of the mountain ranges.

D) The warm, moist Pacific air rises and cools, releasing precipitation as it moves up the windward side of the range. This cool, now-dry air mass descends on the leeward side of the range.


Difference Between Race and Species

Race and species are terms that are confusing for some people as they use these words interchangeably thinking them to be synonymous. Are dolphins a race or species? Why there are only human races while species among animals and fish. Even plants have species. This article takes a closer look at the two concepts to come up with their differences.

Species is a class or group of organisms sharing many characteristics. The most important feature on the basis of which a group of animals is classified under the category of species is their ability to mate and produce offspring. There is a system of biological hierarchy that starts from the broadest division of life and gradually narrows down finally to the smallest taxonomical rank of a species. Though there is no universal definition of species, two organisms can be said to belong to a single species if they are able to mate and produce a natural healthy offspring. This definition does not apply to many kinds of bacteria that can reproduce in an asexual manner. Species remains a very refined level in the biological ranking system.

Race is a system of classification of human beings that divides human beings into large subdivisions based upon their anatomical, physical, ethnic, cultural, and geographical differences. There is no biological basis to this system of human classification as all human beings ultimately belong to the same species of homo-sapiens. Race is a concept that is subjective as humans belonging to so called different races can mate and produce human beings naturally.

What is the difference between Race and Species?

• Race is a system of classification of human beings only, whereas species is the most refined division of all life forms.

• Race has no biological basis whereas organisms that can mate and produce offspring are classified under the same species category.

• If two life forms are genetically so different that they cannot interbreed, they are said to belong to two different species.


Problem 3

Imagine two species of lizards, one reproducing sexually and the other asexually. Imagine that they have reached somewhat stable populations to the limits of their available resources, so that their growth rates from generation to generation are only slightly above 1. The asexual species will still have a higher mean population growth rate, but this growth rate will also be more variable. Let’s say the mean population growth rate from one generation to the next for the sexual species is 1.1 with a standard deviation of 0.15, and the rate for the asexual species is 1.2 with a standard deviation of 0.3 (replace negative growth rates by zero). If you just considered the mean growth rates, the asexual species will have a population 20,000 times larger than that of the sexual species after a thousand generations. (As reader Joerg Fricke points out, this statement is true for growth rates of 1.01 and 1.02, which I intended to use, and not for 1.1 and 1.2. As Joerg rightly observes, 1.01 and 1.02 are more realistic. However, the problem as stated illustrates the intended principle.) But what happens when you factor in the larger growth-rate variability? Which species is more likely to become extinct sooner, and after how long, on average? If you’d like to be more realistic, you can add a random population growth or decrease of up to 10 percent every generation.

In keeping with the themes of this column, I hope you had a great July 4. And let’s all be thankful that we are not an asexual species.

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