EVOLUSIE WERKSWINKEL MEI 2009

1. EVOLUSIE WERKSWINKELMEI 2009 BEWYSE VAN EVOLUSIE DeurJannie Gerber, Carlyn Oppelt lorraineKuun

2. WAT IS ‘N FOSSIEL? deurJannie Gerber, Carlyn Oppelt en Lorraine Kuun

3. WAT IS FOSSIELE? • Oorblyfsels of spore van • organismes wat eens gelewe het • wat ontbinding vrygespring het, en • wat bewaar was, • normaalweg in sedimentêre gesteentes

4. WIE BESTUDEER EN INTERPRETEER FOSSIELE? PALEONTOLOOG

5. Interpretasie van die fossielrekord ROL IN VERSTAAN VAN ANTIEKE LEWE • Hoofbron van inligtingoorspesieswat reeds uitgesterfhet. • Gee aanduiding van lewendeorganismeswat in die verledegeleefhet • Wysaan ons hoe lewendeorganismesoor ‘n tydperkevolueerhet • Gee inligtingaangaandeverhoudingstussengroepeorganismes • Wetenskaplikeskanduidelikeevolusionêrelyntussendierewatuitgesterfhet en hulhedendaagseafstammelinge trek.

6. GEBRUIKE VAN FOSSIELE • Fossiele help ons omprogressieweveranderingebinne plant-en dieregroepetevind. • Ouderdom van geologiese strata en rots. • Inligtingomtrent die klimaat en omgewing. • Soektognaminerale en mineraalbrandstowwe.

7. Hoe word fossielegevorm?STAP 1 • ‘n Diersterf. • Syliggaambeland op ‘n pleksoosbv. ‘n riverbodemwaar … • min suurstof is en … • temperature laag is sodat • ontbindingnieplaasvindnie.

8. STAP 2 • Die liggaam word met sand (sediment) bedekwatstadigaan rots vorm (sedimentêregesteentes).

9. Die sand wat die fossielbedek het, het nouversteen tot sedimentêre rots. Die rots word oormiljoenejare met noglaeopgebou. STAP 3

10. STAP 4 • Verandering in die oppervlak van die aardeveroorsaakkrake in die rotslae, of stel die sedimentêrelaebloot.

11. Erosiedeur die jarekandieperlaeblootstel. Fossielekanblootgestel word en deur ‘n fossieljagtergevind word. STAP 5

12. Fossielvorming… • Die dier se oorblyfselskan met mineraledeurtrek word – ditversteen. • Die oorblyfselskan tot nietgaan en die holtekanagterbly - vormfossiel. • Die holtekansomsgevul word met minerale – afgietsel. • Spore en sleepmerkekanookfossiliseer – spoorfossiele. • Oorblyfselskanvries of uitdroog(mummifiseer). • Diere (insekteveral) kom in boomhars(amber) voor.

13. Soorte en voorbeelde van fossiele • Trilobiete het sowat 570 mjg gelewe en was baie volop. • Hierdie spesifieke fossiel is ‘n afgietsel (“mould”).

14. Archaeopteryx was van die eerstevoëls (maar met reptiel-kenmerke). • Hierdie is ‘n versteende (“mineralised”) fossiel. • Die vere is ooknogduideliksigbaar.

15. Verskillendesoortefossiele Skerpioen in boomgom (amber) Spoorfossiel van sleepsel Afgietsel/ “mould” Gemineraliseerde been

16. Materiaalgeskikvirfossilisering • Hardestrukturesoosbeenagtigeskelette, hout van bome, skubbe, of stuifmeelkorrels is geskikvirfossilisering. • Een van die eerste “sagte” materiaalfossiele is onlangs in Amerikadeur ‘n skoolseunontdek – waarskynlikdinosourusvel.

17. ONTWIKKELINGSPATRONEMorfologiesedivergensie • Die ontwikkeling van verskillendestruktureleeienskappein organismesuitdieselfdevoorgeslag • Voorbeeld: Homoloëstrukture

18. Homoloëstrukture Dieselfde fundamentele struktuur –Verskillende funksie –Gemeenskaplike voorgeslag

19. Afkomstig van gemeenskaplikevoorvader Eenders: fundamenteel posisie en ontwikkeling Verskil: oppervlakkig kan/kan nie dieselfde funksie verrig nie Waarde:suggereerdatevolusionêreskakelstussengroepe van die gemeenskaplikevoorgeslagkanafwyk

20. AnaloëstrukturEKONVERGENTE EVOLUSIE Dieselfde in verskillende organismes – gemeenskaplike funksie – het ontwikkel in soortgelyke omgewing – NIE gemeenskaplike voorvader nie

21. HOMOPLASIEHOMOPLASTIESE KENMERKE doring Stekels is gewysigde blare; Dorings is gewysigdestingels Hulle stem ooreen Hullehetonafhanklikontwikkel Gemeenskaplikebehoefte: Beskerming teen herbivore EVOLUSIONÊR BELANG: Demonstreerdatorganismes met verskillendevoorsateop soortgelykewysesaangepashettot soortgelykeomgewings-vereistes Vlerke van voëls en insekte = HOMOPLASTIESE KENMERKE met tydverander Omaante pas vir vlug Voëls se vlerke = gewysigdevoorsteledematewatdeurbeneondersteun word ; insekvlerkehetontstaanuitkieu-agtigeaanhangsels van akwatiesevoorouers van insekte steeksel steeksel

22. Strukture wat in verskillende organismes dieselfde is Met ‘n gemeenskaplike funksie Ontwikkel in dieselfde omgewing vir aanpassing Nie noodwendig uit gemeenskaplikevoorvader nie

23. VERGELYKingtussenHOMOLOË EN ANALOË strukture Bv. Voorarm van mens en vlermuis • Nienoodwendigeoppervlakkigeooreenkomstesnie • Eenders in posisie en fundamentelestrukture • Nieeendersefunksienie • Gemeenskaplikevoorouer Bv. Vlerk van insek en voël • Oppervlakkigeooreenkomste • Verskil in fundamentelestrukture • Gemeenskaplike funksie • Eendersa.g.v. aanpassing by omgewing

24. VESTIGIALE/ONDERONTWIKKELDE STRUKTURE(ORGANE) • ORGANE OF STRUKTURE WAT GEEN DOEL DIEN NIE • Hulle is homoloogt.o.v. organe in anderspesies • Voorbeelde: • Koksiks: vestigialestuitjiebeen by mense is homoloog tot die stert van ander primate. • Appendiks: vestigialeaanhangselaan die kolon is homoloog tot blindederm van plant-etendesoogdierewaar dit met vertering van plantmateriaal help.

25. DatERING VAN ROTSE • Relatiewedatering • Gebruik ‘n stelbeginselsomrotse in volgorde van formasieteplaas, bv. Oudsterotsekomondervoor en jongstebo. • Absolute datering • Maakgebruik van radio-aktieweverweerom die presieseouderdom van rotsetebepaal.

26. Absolute DatERing:ENIGE METODE OM DIE OUDERDOM VAN ‘N GEBEURTENIS OF VOORWERP IN JARE TE MEET.MEES ALGEMEEN:GEbaseER OP RADIO-AKTIEWE VERWEER dogter Ouer Waaromwerkdit? 1. Die tempo van verweer is KONSTANT, onafhanklik van eksterneomstandighede in die aarde. 2. Die ouer:dogter ratio kan presiesgemeet word.

27. Radio-AKTIEWE VERWEER • Die proseswaar ‘n radio-aktieweisotoopneigom in ‘n stabieleisotoop van dieselfde of ‘n ander element aftebreek. • Klink goed, maarwat IS ‘n ISOTOOP? • ‘n Isotoop is ‘n atoomwatdieselfdeaantal protons as anderatome van dieselfde element het, maar ‘n verskillendeaantalneutrone het (en daarom ‘n verskillendemassa het).

28. Isotope • Meeste isotope is stabielwatbetekenhullebly in huloorspronklikevorm • Maarsommige is onstabiel • Onstabiele isotope is radio-aktief • Radio-aktieweverweer is die proseswaar ‘n radio-aktieweisotoopneigom in ‘n stabieleisotoop van dieselfde of ‘n ander element aftebreek.

29. HoE WERK DIT?Wat HET DIT TE MAKE MET DIE OUDERDOM VAN ‘N ROTS? • Onstabiele isotope word die ouer isotope genoem • Die isotope watdeur radio-aktieweverweervervaardig word is die dogter-isotope. • Verweringvindkonstantplaas • Hoe meerdogter isotope – hoe ouer die rots!

30. RadiometriESEdatERing • ‘n Metodewaar die ouderdom van ‘n voorwerpbepaal word deur die beraming van die relatiewepersentasievan ‘n radio-aktiewe (ouer) isotoop en ‘n stabiele (dogter) isotoop • Verhouding van ouermateriaal tot dogtermateriaal

31. BEREKENING VAN OUDERDOM • Byvoorbeeld: • Indienouer:dogterverhouding 1:3 is  ‘n ouergedeelte van 25% het • En die half-lewe is 57 miljoenjaar, hoe oud is die rots? • 25% betekendit is 2 half-lewensoud. • die rots is 57 x 2 =114 miljoenjaaroud.

32. OPSOMMING • Half-lewe is die hoeveelheidtydwatditeenhalveringstyd van die radio-aktieweouerisotoopneemom tot ‘n stabieledogterisotoopvan ‘n ander element teverweer. • Die meesakkurateradiometriesedatums word verkryvanaflanglewende radio-aktiewe isotope /dogterpare in stollingsgesteentes

33. WAAROM GEBRUIK ONS NIE ANDER MANIERE VAN DATERING NIE? Relatiewedatering – as ons die ouderdom van ‘n rotslaagweet, weetons die ouderdom van die fossielewatdaarinaangetref word. Palaeomagnetiesedatering Gebruik die veranderinge in die magnetieseveld van die aarde – rots toonmagnetiesevelde. Hierdie en andertegnieke is Onlangsontwikkel met radio aktiewedatering Word ditaanvaar dat die huidige tempo Van radioaktieweverval die afgelope 4,6 biljoenjaarkonstantgebly het. Datums word by benadering gegeebv. as 1,75 ± 0,25 mjg. Dit kaniewerstussen 1,5 en 2,0 mjg wees. Tempo van verval Radio-aktiewe isotope verval tot nie-radio-aktiewe isotope: Uraan word lood Kalium word Argon Rubidium word strontium Uraanverval tot lood in 704miljoenjaar Kaliumverval tot Argon in 1251miljoenjaar Rubidiumverval tot Strontium in 4880miljoenjaar

34. GEBRUIKE VAN FOSSIELE VOLGENS DIE FOSSIEL-REKORD DIE OUDERDOM VAN DIE AARDE • Die Fossielrekord is soos ‘n geskiedenisboekomtrentlewe op Aarde- ± 600 MILJOEN JAAR OUD • Verskillenderotse met verskillendeouderdommebevatfossielewatverbandhou met die ouderdom van die aarde. • Veranderingvindstadigplaas, en fossiele toon hierdiegeleidelikeveranderinge. • Fossiele verskyn in die fossielrekord in groepe. • Gapings verskyn steeds tussen-in (ontbrekende skakels) – soos spesies verander van een vorm na ‘n ander.

35. ONTWIKKELING VAN EERSTE LEWENSVORME Moderne stromatoliete kom vandag aan die Australiese kus voor ONS OUDSTE FOSSIELE PRE-KAMBRIUM TYD (3,4 bjg) • Atmosferiesegasse was CO2, metaan, stikstof en waterdamp • Enigsteorganimseswatkonoorleef was diéwatanaërobieskonrespireer • Die oudste en bekendstefossiele is die stromtoliete van Wes- Australië. Stromatoliete is hopies van prokariotiesealgeen sianobakterieë.

36. KOMPLEKSITEIT VAN VANDAG VS EENVOUD VAN DIE VERLEDE • PREKAMBRIUM • Gedomineerdeureenselligeorganismes • Geenrekord van lewe op land o hierdietydstipnie • Bekendefossiele: versteendebakterieselle van Babertonberge (3.5 biljoenjaaroud) • Teen einde van prekambriumperiode, was suurstofvlak 10% van vandag – wataerobieserepirasietoegelaathet • Bekendevoorbeelde was sponsagtigefossiele

37. OORSPRONG EN VROEË EVOLUSIE VAN LEWE Klein sponsagtigefossiele met ‘n eenvoudigeskelet van naaldvormigekristalle is onlangs in Namibiesekalksteenontdek – oor 700 miljoenjaaroud Oudste fossiele is Baberton fossiele – 3.4 biljoen jaar oud. Hulle is primitiewe eensellige bakterieë en vorm kolonies van selle wat soos alge lyk) Oudste tekens van lewe kom van Groenland (chemikofossiele). Dit is organiese koolstof minerale wat deur lewende organismes gevorm is (3.8 biljoen jaar oud)

38. StromatoliETE EN ATMOSFERIESE SUURSTOF Sianofiete – bakterieë wat chemosintese gebruik om sulfate af te breek om energie en suurstof te produseer 2.5 biljoen jaar gelede

39. EERSTE METASOË After the ice age in middle Cambrian – life nearly froze to extinction Ontstaan van multisellulêre organismes

40. PrimitiEWE MARIENE LEWE TRILOBIETE KRINOÏEDE BOKKEVELD ROTSE BRAGIOPODA

41. Brachiopods En Chrinoids BY GamkaskloofNATUURReservAAT

42. VROEËlandplantE Einde van Devoniese (350 mjg) plante het land binnegedring. ‘n Kosmiese skerm van Osoon is opgebou wat bestraling geabsorbeer het. Eerste was seegrasse en mosse wat gevolg was deur artropoda-agtige kakkerlakke en skerpioene.

43. OudsteOntwikkeldeterrestriëleEkosisteem: 280-180 Mj 250 mjg het kontinente ineengedryf om Pangaea te vorm. 50 mj voor die dinosuarusse. Soogdier-agtige reptiele het oorheers – vanaf molagtige gate tot koei-grootte weiers en Sabeltandkat predatore Een van hierdie was voorouer vir alle soogdiere – selfs ONS! Karoo Basin

44. VERGELYKENDE EMBRIOLOGIE Daar is ‘n algemene strukturele patroon tussen embrio’s van hierdie vertebrata. Let op na die teenwoordig- heid van kieu-splete, en die brongiale groewe in die nekstreek. Vroeë stadiums van ontwikkeling van allevertebrata stem ooreena.g.v. ‘n GEMEENSKAPLIKE VOOROUER. Dit bevestig dat VISSE die voorganger van alle vertebrata is en dat die moedige amfibieë dit gewaag het om na droeë land te beweeg.

45. VERGELYKENDE ANATOMIE Neem in ag dat visse(A) en walvisse(G) in water swem, voëls(C) en vlermuise(E) vlieg deur die lug, honde(F) hardloop op die grond en mense (D) gebruik hul hande om komplekse aktiwiteite uit te voer, dan word dit duidelik dat ... VIS AMFIBIEË REPTIELE VOËLS SOOGDIERE

46. VERGELYKENDE BIOCHEMIE Eienskappewatmoontlikegemeenskaplike oorsprongaandui in verskillendeorganismes: • Identiese DNA struktuur Eendersemakromolekule in diere en plante toon verbasendebewyse vir biologieseevolusie. • Eendersevolgorde van gene Die kode vir translasie van nukleotiedvolgorde tot aminosure is essensieeldieselfde vir alleorganismes • Eendersegedeeltes van DNA met geenfunksie In alleorganismesgevind • Identieseproteïensintese Daar is slegs 20 aminosurewaaruitalleproteïene en ensieme in ALLE lewendeorganismesbestaan. Die eendersesamestelling en funksies dui daarop – Datlewe op Aarde van ‘n gemeenskaplikevoorouerkom. • EendersemetabolieseweësoosGlikolise, krebssiklus en elektron-oordragsisteem.

47. BIOGEOGRAFIE • Verskille in verspreidingvan plante en diere op verskillendekontinentekanniealleenlikverduidelik word an die hand van klimaatstoestandenie. • BewysebevestigdatKONTINENTALE DRYWING plaasgevindhet. • Oerspesieswat op die superkontinent Pangaea ontstaanhet, hetverwyderdgeraak toe Pangaea in Laurasia en Gondwana gesplitshet • Dit verduidelikwaaromdaarhomoloëspesiesregoor die wêreld is watsoortgelyk in bou en ekologiesefunksie is, maarwat NIE identies is nie.

48. Planeet Aarde: 5 biljoen jaar van kontinentale drywing en 3.5 biljoen jaar van evolusie

49. Kontinenteoor50 miljoenjaar teen huidige tempo van drywing SA salnaderaan die Ewenaarwees; oos-Afrikasalweggedryfwees in Madagaskarom ‘n grooteilandkontinenttevorm; Die SuidelikeRussiese state saloorstroomweesom ‘n nuweoseaantevorm en Noord-Amerika en Asiësal bots en ‘n nuwebergreeksvorm.