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15.11.1: Angeborenes Verhalten - Biologie

15.11.1: Angeborenes Verhalten - Biologie


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Verhalten ist eine Handlung, die die Beziehung zwischen einem Organismus und seiner Umwelt verändert. Verhalten kann auftreten als Folge von

  • ein äußerer Reiz (z. B. der Anblick eines Raubtiers)
  • innerer Reiz (z.B. Hunger)
  • oder häufiger eine Mischung aus beidem (z. B. Paarungsverhalten)

Oft ist es sinnvoll zu unterscheiden zwischen

  • angeborenes Verhalten = Verhalten, das durch die "Festverdrahtung" des Nervensystems bestimmt wird. Ein Salamander, der lange nach dem erfolgreichen Schwimmen seiner Geschwister aus dem Wasser aufgezogen wird, wird genauso gut schwimmen wie sie, wenn er zum ersten Mal ins Wasser gesetzt wird. Offensichtlich ist diese ziemlich ausgeklügelte Reaktion in der Art "eingebaut" und nicht etwas, das durch Übung erworben werden muss.
  • gelerntes Verhalten = Verhalten, das durch die Erfahrung des individuellen Organismus mehr oder weniger dauerhaft verändert wird (z. B. gut Baseball spielen lernen).
  • Eine sorgfältige Analyse zeigt jedoch oft, dass jedes bestimmte Verhalten eine Kombination aus angeborenen und erlernten Komponenten ist.

Beispiele für angeborenes Verhalten:

  • Steuern
  • Reflexe
  • Instinkte

Steuern

Einige Organismen reagieren auf einen Reiz, indem sie sich automatisch direkt auf ihn zu oder von ihm weg oder in einem bestimmten Winkel dazu bewegen. Diese Antworten werden Steuern genannt. Sie ähneln den Tropismen bei Pflanzen, außer dass die tatsächliche Fortbewegung des gesamten Organismus beteiligt ist. Link zu einer ausführlichen Diskussion.

Reflexe

Der Rückzugsreflex

Wenn Sie einen heißen Gegenstand berühren, ziehen Sie Ihre Hand mit dem Rückzugsreflex schnell weg.

Dies sind die Schritte:

  • Der Reiz wird erkannt durch Rezeptoren in der Haut.
  • Diese initiieren Nervenimpulse in sensorischen Neuronen von den Rezeptoren zum Rückenmark führen.
  • Die Impulse wandern in das Rückenmark, wo die sensorischen Nervenenden mit Interneuronen.
    • Einige dieser Synapsen mit motorische Neuronen die aus dem Rückenmark austreten und in gemischte Nerven eintreten, die zu den Beugern führen, die Ihre Hand zurückziehen.
    • Andere synapsen mit inhibitorischen Interneuronen, die jegliche motorische Leistung auf Extensoren unterdrücken, deren Kontraktion den Rückzugsreflex stören würde.

Der Dehnungsreflex

Die Dehnungsreflex wird (mit einem Diagramm) auf einer separaten Seite untersucht. Link dazu.

Instinkte

Instinkte sind komplexe Verhaltensmuster, die wie Reflexe angeboren, eher unflexibel und wertvoll sind, um das Tier an seine Umgebung anzupassen. Sie unterscheiden sich von Reflexen in ihrer Komplexität. Der gesamte Körper nimmt an instinktivem Verhalten teil, und es kann eine ausgeklügelte Reihe von Handlungen beteiligt sein.

Das hier gezeigte Kratzverhalten eines Hundes und eines europäischen Gimpels gehört zu ihrem genetischen Erbe. Das weit verbreitete Kratzen mit einem Hinterglied, das über ein Vorderglied gekreuzt wird, ist bei den meisten Vögeln, Reptilien und Säugetieren üblich. (Bild mit freundlicher Genehmigung von Rudolf Freund und Scientific American, 1958.) Instinkte werden also genauso vererbt wie die Struktur von Geweben und Organen. Ein anderes Beispiel.

  • Der afrikanische pfirsichgesichtige Lovebird trägt Nistmaterial zum Nistplatz, indem er es in seine Federn steckt.
  • Sein naher Verwandter, der Fischer-Lovebird, benutzt seinen Schnabel, um Nistmaterial zu transportieren.
  • Die beiden Arten können hybridisieren. Dabei gelingt es den Nachkommen nur, Nistmaterial im Schnabel zu tragen. Trotzdem versuchen sie immer, die Materialien zuerst in ihre Federn zu stecken.

Nahrungssuche-Verhalten

Die Nahrungssuche ist ein wichtiges Verhalten für Tiere. Wie jedes Verhalten erfordert es das Zusammenspiel vieler Komponenten. Es stellt sich jedoch heraus, dass zumindest bei einigen Tieren das Nahrungssucheverhalten durch ein einzelnes Gen verändert werden kann.

Drosophila melanogaster

Die Entdeckung der genetischen Kontrolle der Nahrungssuche bei Drosophila begann mit den Beobachtungen von Marla Sokolowski, als sie Biologiestudentin an der University of Toronto war.

Sie bemerkte, dass Drosophila-Larven, die in ihren Kulturgefäßen fraßen, eines von zwei unterschiedlichen Fressmustern zeigten:

  • "Rover" die sich schnell über die Oberfläche des Kulturmediums bewegten
  • "Sitter die viel gemächlicher gefüttert haben

Sie stellte weiterhin fest, dass dieses "bimodale" Verhaltensmuster

  • fortgesetzt, als die Larven erwachsen wurden
  • war in Populationen von wilden Fruchtfliegen vorhanden, nicht nur in ihren Laborkolonien

Nach weiteren Jahren der Forschung hat sie gezeigt, dass das Verhalten unter der Kontrolle eines einzigen Gens steht, genannt zum ("Aufsuchen"). Zwei Allele sind mit fast gleichen Häufigkeiten vorhanden, d.h. zum ist polymorph.

  • zumR, die dominant ist
  • zumS, die rezessive
  • Ungefähr 70 % der natürlichen Populationen sind Rover, die entweder homozygot sind für zumR oder heterozygot (zumR/zumS).
  • Sitter sind homozygot für zumS

Beide Allele codieren a PKG, eine Proteinkinase (ein Enzym, das Phosphatgruppen an Zielproteine ​​bindet), die durch das zyklische "Second Messenger" GMP (cGMP) aktiviert wird. Das Enzym, das von der . kodiert wird zumR Allel ist aktiver als das von . kodierte zumS. Das Einfügen ist ihr und ihren Kollegen gelungen zumR DNA zu Sittern, die sofort zu Rovern werden.

Warum dieser Polymorphismus? Warum sollten Allele für zwei so unterschiedliche Verhaltensweisen so häufig in der Bevölkerung aufrechterhalten werden?

Eine mögliche Antwort: Es ermöglicht der Bevölkerung, unter unterschiedlichen Nahrungsbedingungen zu gedeihen:

  • Sitter werden bevorzugt, wenn das Essen reichlich vorhanden ist
  • Rover werden bevorzugt, wenn die Konkurrenz um Nahrung stark ist, wie in überfüllten Kulturen

Honigbienen

Honigbienen haben ihre Version der zum Gen, genannt Amfor ("Apis mellifera für"). Auch sie kodiert für eine cGMP-abhängige Proteinkinase (PKG). Wenn Arbeiterbienen zum ersten Mal schlüpfen, bleiben sie im Bienenstock und kümmern sich um verschiedene Haushaltsarbeiten, wie zum Beispiel das Füttern der Larven. Aber wenn sie 2-3 Wochen alt sind, verlassen sie den Bienenstock und beginnen nach Nektar und Pollen zu suchen. Diese Verhaltensänderung fällt mit dem vermehrten Ausdruck von Amfor. Wenn frisch geschlüpfte Arbeiter mit . behandelt werden cGMP, die Menge an PKG in ihren Gehirnen steigt und sie beginnen schnell mit der Nahrungssuche, anstatt den Haushalt zu führen.

Zusammenspiel von internen und externen Reizen

Instinktives Verhalten hängt oft von Bedingungen in der inneren Umgebung ab. Bei vielen Wirbeltieren kommt es nicht zum Balz- und Paarungsverhalten, wenn nicht Sexualhormone (Östrogene bei Weibchen, Androgene bei Männchen) im Blut vorhanden sind. Das Zielorgan ist eine kleine Region des Hypothalamus. Wenn er durch Sexualhormone in seiner Blutversorgung stimuliert wird, leitet der Hypothalamus die Aktivitäten ein, die zur Paarung führen. Der Spiegel der Sexualhormone wird wiederum durch die Aktivität des Hypophysenvorderlappens reguliert.

Die obige Abbildung skizziert die Wechselwirkungen äußerer und innerer Reize, die ein Tier wie ein Kaninchen dazu bringen, einen Sexualpartner zu sehen und sich mit ihm zu paaren.

Auslöser instinktiven Verhaltens

Sobald der Körper auf bestimmte Arten von instinktivem Verhalten vorbereitet ist, kann ein äußerer Reiz erforderlich sein, um die Reaktion auszulösen. N. Tinbergen (der sich 1973 den Nobelpreis mit Konrad Lorenz und Karl von Frisch teilte) zeigte, dass der Stimulus nicht unbedingt angemessen sein muss, um wirksam zu sein.

  • Während der Brutzeit ist das Weibchen Dreistachliger Stichling folgt normalerweise dem rotbauchigen Männchen (ein in der Abbildung) zu dem Nest, das er vorbereitet hat.
  • Er führt sie ins Nest (B) und dann
  • stupst die Basis ihres Schwanzes (C).
  • Dann legt sie Eier ins Nest.
  • Danach vertreibt das Männchen sie aus dem Nest, betritt es selbst und befruchtet die Eier (D).
  • Obwohl dies das normale Muster ist, folgt das Weibchen fast jedem kleinen roten Objekt zum Nest, und sobald es sich im Nest befindet, müssen weder das Männchen noch irgendein anderes rotes Objekt anwesend sein.
  • Jedes Objekt, das sie in der Nähe ihres Schwanzansatzes berührt, wird dazu führen, dass sie ihre Eier freigibt.

Es ist, als ob sie innerlich auf jedes Verhalten vorbereitet wäre und nur ein bestimmtes Signal brauchte, um das Verhaltensmuster freizugeben. Aus diesem Grund werden Signale, die instinktive Handlungen auslösen, genannt Auslöser. Sobald eine bestimmte Reaktion ausgelöst wird, läuft sie normalerweise zu Ende, obwohl der Stimulus entfernt wurde. Ein oder zwei Stöße an der Basis ihres Schwanzes lösen die gesamte Abfolge von Muskelaktionen aus, die bei der Freisetzung ihrer Eier erforderlich sind.

Chemische Signale (z. B. Pheromone) dienen als wichtige Auslöser für die sozialen Insekten: Ameisen, Bienen und Termiten. Viele dieser Tiere emittieren mehrere verschiedene Pheromone, die beispielsweise bei anderen Artgenossen Alarmverhalten, Paarungsverhalten und Nahrungssuche auslösen.

Die Milchdrüsen von Hauskaninchenmüttern emittieren ein Pheromon, das bei ihren Babys (Welpen) ein sofortiges Saugverhalten auslöst. Eine gute Sache auch, denn Mütter widmen nur 5-7 Minuten am Tag der Fütterung ihrer Welpen, damit sie es besser machen sollten.

Die Studien von Tinbergen und anderen haben gezeigt, dass Tiere oft dazu gebracht werden können, auf ungeeignete Auslöser zu reagieren. Zum Beispiel greift ein Rotkehlchen, das sein Territorium verteidigt, wiederholt einen einfachen Haufen roter Federn an, anstatt ein ausgestopftes Rotkehlchen, dem die rote Brust der Männchen fehlt.

Obwohl ein solches Verhalten für unsere Augen unangemessen erscheint, offenbart es ein entscheidendes Merkmal allen tierischen Verhaltens: Tiere selektiv reagieren zu bestimmten Aspekten des gesamten sensorischen Inputs, den sie erhalten. Tiere verbringen ihr Leben damit, von unzähligen Anblicken, Geräuschen, Gerüchen usw. bombardiert zu werden. Aber ihr Nervensystem Filter diese Masse an sensorischen Daten, und sie reagieren nur auf diejenigen Aspekte, die sich in der Evolutionsgeschichte der Art als überlebenswichtig erwiesen haben.


15.11.1: Angeborenes Verhalten - Biologie

Verhalten ist die Aktivitätsänderung eines Organismus als Reaktion auf einen Reiz. Verhaltensbiologie ist das Studium der biologischen und evolutionären Grundlagen für solche Veränderungen. Die Idee, dass sich Verhaltensweisen als Ergebnis des Drucks der natürlichen Selektion entwickelt haben, ist nicht neu. Seit Jahrzehnten untersuchen verschiedene Arten von Wissenschaftlern das Verhalten von Tieren. Biologen tun dies in der Wissenschaft der Ethologie Psychologen in der Wissenschaft der vergleichenden Psychologie und andere Wissenschaftler in der Wissenschaft der Neurobiologie. Die ersten beiden, Ethologie und vergleichende Psychologie, sind die wichtigsten für das Studium der Verhaltensbiologie.

Ein Ziel der Verhaltensbiologie ist es, zwischen den angeborenes Verhalten , die eine starke genetische Komponente aufweisen und weitgehend unabhängig von Umwelteinflüssen sind, von der erlernte Verhaltensweisen , die durch Umweltkonditionierung entstehen. Angeborenes Verhalten oder Instinkt ist wichtig, da keine Gefahr besteht, dass ein falsches Verhalten erlernt wird. Sie sind im System „fest verdrahtet“. Auf der anderen Seite sind erlernte Verhaltensweisen zwar riskanter, aber flexibel, dynamisch und können entsprechend den Veränderungen in der Umgebung geändert werden.


Dies ist kein Hinweis auf unser Verhalten (obwohl sich manche Menschen natürlich wie Tiere verhalten). Es ist ein Hinweis darauf, dass der Mensch ebenso wie Krokodile, Pumas und Wasserschweine biologische Lebewesen sind. Wir sind das Produkt von Millionen von Jahren der Evolution, unsere körperliche Verfassung verändert sich, um uns fitter zu machen, um zu überleben und uns fortzupflanzen.

Doch obwohl der Mensch Tiere ist, haben wir auch etwas, das kein anderes Tier hat: die komplexeste Sozialstruktur der Erde. Wir versammeln uns in Familien, Stämmen, Clans, Nationen. Wir haben eine unglaublich ausgeklügelte Methode der Interaktion – die Sprache. Wir können über Zeit und Entfernung durch Drucken und Senden kommunizieren. Unsere Erinnerungen sind am längsten, unsere Interaktionen am kompliziertesten, unsere Wahrnehmung der Welt gleichzeitig am umfassendsten und detailliertesten.

Die Verbindung von Biologie und Gesellschaft macht uns zu dem, was wir sind und tun, was wir tun. Die Biologie leitet unsere Reaktionen auf Reize, basierend auf Tausenden von Generationen von Vorfahren, die aufgrund ihrer Reaktionen überlebt haben. Unsere sozialen Strukturen diktieren Einschränkungen und Veränderungen in der Art und Weise, wie wir unsere biologischen Reaktionen ausführen.

Weder Biologie noch Gesellschaft stehen ohne das andere. Für manche Menschen ist dies ein Widerspruch – entweder die Natur (Biologie) kontrolliert die Menschen oder die Erziehung (die Gesellschaft) tut es. Aber tatsächlich filtern wir alles durch beide, um zu bestimmen, wie wir auf Reize reagieren. Im Folgenden werden die beiden Seiten der menschlichen Natur erörtert: erstens die biologische Grundlage unserer Reaktionen auf die Welt um uns herum und zweitens die sozialen Faktoren, die diese Reaktionen beeinflussen und uns menschlich machen.

DIE BIOLOGISCHE GRUNDLAGE DES MENSCHLICHEN VERHALTENS

Die drei Hauptelemente, die die Biologie zum menschlichen Verhalten beiträgt, sind: 1) Selbsterhaltung 2) der Grund für Selbsterhaltung, Fortpflanzung und 3) eine Methode zur Verbesserung der Selbsterhaltung und Fortpflanzung, Gier. Ich werde jeden der Reihe nach besprechen.

Selbsterhaltung bedeutet, sich selbst am Leben zu erhalten, entweder physisch oder psychisch. Zu letzterem zählen geistig oder wirtschaftlich Gesunde. (Da Menschen sehr soziale Wesen sind, können wir die Selbsterhaltung auch auf andere Menschen anwenden, beispielsweise auf unsere Familien. Dies werde ich jedoch im nächsten Kapitel besprechen.)

BIOLOGISCHE BASIS DER SELBSTERHALTUNG

Eine Löwin arbeitet sich langsam und heimlich durch das hohe Gras auf die Gnusherde zu. Eine Hirschkuh, die sich der im Gras lauernden Gefahr nicht bewusst ist, trennt sich leicht von der Herde. In Eile stürzt die Löwin in einen Lauf, um die Hirschkuh zu erlegen. Die erschrockene Hirschkuh springt davon, rennt und ausweicht und versucht zu fliehen. Die Löwin, die das Tempo nicht halten kann, gibt auf und das Reh flieht zurück in die Herde.

Ein Zebra hat nicht so viel Glück, und der Stolz feiert.

Die Donner Party war eine Gruppe von Siedlern, die 1846 nach Kalifornien wanderten. Gefangen vom Schnee in den Bergen der Sierra Nevada, überlebten sie so gut sie konnten. Dazu gehörte auch, auf Kannibalismus zurückzugreifen, wenn ihnen die Nahrung ausging, und die Leichen der Verstorbenen zu essen.

Um als Spezies erfolgreich zu sein, müssen die Mitglieder dieser Spezies den Wunsch haben, lange genug zu überleben, um ihre Gene an die Nachkommen weiterzugeben. Eine Spezies mit Todeswunsch stirbt ziemlich schnell aus. Diese Arten, die nicht aussterben, haben Mitglieder, die sich darauf konzentriert haben, lange genug am Leben zu bleiben, um Junge zu bekommen. Von diesen Individuen und damit Arten stammen alle Lebewesen ab.

Der Wunsch, am Leben zu bleiben, ist ein instinktiver, in die Psyche des Organismus eingebauter. Der Organismus wird diejenigen Elemente seiner Umgebung suchen, die seine Überlebenschancen erhöhen. Dazu gehören Nahrung, Wasser, Sauerstoff und Ruhephasen, damit der Körper jede Abnutzung des Gewebes reparieren kann.

Alternativ vermeidet oder vermeidet es Elemente, die seine Überlebenschancen verringern könnten. Zu diesen Gefahren gehören Raubtiere, Hunger, Austrocknung, Erstickung und Situationen, die dem Körper Schaden zufügen können.

Diese Such- oder Vermeidungstriebe beeinflussen das Verhalten von Organismen: eisensuchende Bakterien bewegen sich in Richtung Magnetismus, Gnus wandern Hunderte von Kilometern, um neue Weiden zu finden, ein Mensch greift zum Kannibalismus, eine Amöbe fließt von einem elektrischen Strom weg, eine Antilope wird rennen von einem Löwen wird ein Mensch einem Mörder gehorchen oder Folter widerstehen.

Der Wunsch, am Leben zu bleiben, ist auch ein egoistischer Instinkt, da der Organismus nach dem persönlichen Überleben strebt. Der Grund dafür wird unter REPRODUKTION erläutert.

Überleben durch Evolution

Ein oft falsch zitierter Satz "Survival of the Fittest" bedeutet eigentlich Überleben des Fitsten. Mit fit meine ich, dass ein Organismus die Eigenschaften hat, die es ihm ermöglichen, das Beste aus seiner Umgebung herauszuholen: Nahrung, Getränke, Sauerstoff, Ruhe, Sex sammeln. Je besser es dies kann, desto fitter ist es.

An dieser Stelle sollte ich die Nische besprechen. Eine Nische ist eine Position innerhalb einer Umgebung, die bestimmte Attribute erfordert, um diese Umgebung zu nutzen. Eine Umgebung kann eine Vielzahl von Elementen enthalten: Wassermenge, vom Ozean bis zum Wüstenland, von Sumpfschlamm bis zu festem Gestein. Es kann auch tierisches Leben enthalten, von den kleinsten Insekten bis hin zu Blauwalen und allem dazwischen. Es ist die Kombination und der Grad jedes dieser Elemente, die Nischen schaffen.

Betrachten wir als Beispiel nur eines dieser Elemente. Angenommen, es gibt viele kleine Tiere, wie Mäuse, in einem Gebiet. Ein kleiner Fleischfresser wie eine Wildkatze konnte viel Nahrung finden. Somit würde es in diese Nische passen und gedeihen. Wenn die Anzahl der Mäuse jedoch abnimmt, kann die Wildkatze weniger Nahrung finden und hat eine geringere Überlebenschance.

Wenn die Wildkatze Konkurrenz von anderen kleinen Fleischfressern wie Füchsen hat, wird diejenige, die durch List oder Geschwindigkeit oder eine andere Eigenschaft als Raubtier besonders gut ist, mehr Nahrung fangen. Dies verringert die Menge an Nahrung, die der Konkurrenz zur Verfügung steht, und verdrängt so die Konkurrenz. Wenn der Fuchs Mäuse besser fangen kann (also fitter ist) als die Wildkatze, wird die Wildkatze entweder sterben oder in eine andere Nische umziehen, in der sie das bessere Raubtier ist.

Auf der anderen Seite, wenn es keine kleinen Tiere, sondern viele große Tiere wie Antilopen gibt, würden weder ein Fuchs noch eine Wildkatze viel Erfolg haben, sie zu jagen. Daher würden sie nicht in eine solche Nische passen. Große Fleischfresser wie Löwen würden es jedoch tun.

Natürlich bleibt nichts für immer gleich. Nischen verändern sich durch geologische, klimatische und heute durch den Menschen verursachte Veränderungen in Land, Wasser und Luft. Ein Vulkan kann eine neue Insel erschaffen. Eine Eiszeit kann riesige Wassermengen in Eiskappen und Gletschern einschließen und Landflächen schaffen, auf denen einst Ozeane wälzten. Kontinentale Drift kann den Meeresboden bis zu den Gipfeln der Berge drücken. Menschen können Wälder abholzen und Städte bauen. All diese Veränderungen verändern die Nischen, die Umweltbedingungen, unter denen das Leben in diesen Nischen lebt.

Das bedeutet natürlich, dass sich auch das Leben ändern muss, um den neuen Bedingungen gerecht zu werden. Wenn nicht, stirbt es. Ein Beispiel ist eine Motte in England. Es war ursprünglich weiß gesprenkelt, wodurch es sich in die helle Rinde der Bäume in seiner Umgebung einfügte. Im 19. Jahrhundert begannen die Fabriken in dieser Gegend jedoch, Ruß aus ihren Schornsteinen auszustoßen, die sich auf den Bäumen niederließen, wodurch die Baumrinde von weiß gesprenkelt zu schwarz gesprenkelt wurde. Die Motte konnte sich nicht mehr einfügen und war somit eine leichte Beute für Vögel. Einige der Motten waren jedoch dunkler und damit weniger auffällig. Nach einigen Generationen dieser dunkleren Motten, die überlebten und ihre Gene weitergaben, änderte sich die Standardfarbe in gesprenkeltes Schwarz, und die Motte, die jetzt mit der dunklen Rinde verschmilzt, überlebt.

Beachten Sie, dass solche Veränderungen keine bewussten Entscheidungen des Organismus sind: Die Motte sagte sich nicht: „Die Rinde wird dunkel – ich sollte auch die Farbe ändern.“ Es ist einfach so, dass es bei jeder Art Unterschiede zwischen den Individuen gibt (ein Vorteil der sexuellen Fortpflanzung und der Kombination von Genen). Einige dieser Variationen sind schädlich: Die dunklen Mottenvariationen waren leichte Beute, wenn die Baumrinde hell war. Wenn sich die Bedingungen in einer Nische jedoch ändern, können dieselben Variationen vorteilhaft werden und die Überlebenschancen eher verbessern als schwächen.

Solche Veränderungen der physikalischen Eigenschaften eines Organismus sind natürlich zufällig. Existieren bei einer Art keine Variationen, die zum Überleben beitragen, wenn sich die Bedingungen ändern, oder ändern sich die Bedingungen zu schnell, um vorteilhafte Variationen an genügend Nachkommen weiterzugeben(1), kann die Art aussterben.

Überleben durch Strategie

Andere Veränderungen in einem Organismus können sich im Laufe der Zeit entwickeln. Dabei handelt es sich nicht um physische Veränderungen, sondern um Überlebensstrategien, die die Überlebenschancen des Organismus verbessern. Zum Beispiel haben einige Tiere die Technik des Winterschlafs in Zeiten, in denen das Nahrungsangebot knapp ist, perfektioniert. Murmeltiere haben eine soziale Struktur entwickelt, die Ausschau hält, die nach Raubtieren Ausschau hält und bei ihrem Auftauchen warnt. Präriehunde graben ihre Höhlen mit mehreren Ein- und Ausgängen. Wenn ein Raubtier durch eine Tür kommt, können die Hunde durch eine andere gehen.

Diese Überlebensstrategien sind Anpassungen an Nischenbedingungen, aber im Gegensatz zu physischen Veränderungen sind es nicht unbedingt genetische Veränderungen. Solche Strategien wie der Winterschlaf erfordern natürlich Gene, die die Physiologie des Tieres verändern, um den Herzschlag zu verlangsamen, die Körpertemperatur zu senken und auf andere Weise seinen Stoffwechsel zu verringern. Andere sind instinktiv, genetisch im Gehirn des Tieres fest verdrahtet, wie zum Beispiel, dass sich ein Rehkitz zusammenrollt und erfriert, wenn Raubtiere in der Nähe sind.

Einige Überlebensstrategien sind jedoch erlernte Verhaltensweisen. Das heißt, die Jungen lernen sie von älteren Tieren, die sie von ihren Vorfahren gelernt haben. Zum Beispiel bringen die meisten Raubtiere ihren Jungen die Techniken der erfolgreichen Jagd bei. Im Allgemeinen scheint es, dass je höher die Komplexität des Nervensystems des Tieres ist, desto wahrscheinlicher Strategien erlernt werden als instinktiv. Haie, mit einem relativ einfachen Nervensystem, jagen instinktiv und brauchen keine Anweisungen, wie man vorgeht. Lions mit einem komplexen System müssen die Techniken der Tarnung, des Pirschens und des Angriffs erlernen.

Auch hier handelt es sich bei den meisten Tieren nicht um bewusste Entscheidungen, sondern um Reaktionen auf Reize wie Hunger, Durst, Erstickung, Angst oder Erschöpfung. Wenn sich die Bedingungen ändern, sodass die instinktive Strategie eher gefährlich als nützlich ist, kann das Tier sterben. Zum Beispiel wäre die Frostreaktion des Rehkitzes auf Angst tödlich, wenn es keine Deckung gäbe, in der er sich verstecken könnte, während er eingefroren ist. Die Moschusochsenstrategie besteht darin, einen stationären Kreis zu bilden, wobei die Jungen in der Mitte und die älteren Mitglieder nach außen zeigen, anstatt wegzulaufen. Dies ist hervorragend gegen Wölfe, aber tödlich, wenn man mit Speeren und Waffen konfrontiert wird (perfekt jedoch für die menschliche Überlebensstrategie der Gruppenjagd mit Waffen). Der Moschusochse kann nicht bewusst entscheiden, dass diese Strategie nicht funktioniert und er eine andere ausprobieren muss.

Die Kombination von genetischen und erlernten Reaktionen auf Reize erzeugt die Reaktion eines Tieres auf Reize. Beispielsweise ist die genetisch bedingte instinktive Reaktion auf eine Bedrohung der Selbsterhaltung das "Kampf-oder-Flucht"-Syndrom. Bei Bedrohung durchläuft ein Tier mehrere physiologische Veränderungen, die genetisch im Körper des Tieres verankert sind. Zu den Veränderungen gehören eine erhöhte Atemfrequenz, um den Muskeln mehr Sauerstoff zuzuführen, ein beschleunigter Herzschlag zur Beschleunigung des Blutflusses, eine Verringerung der Schmerzempfindlichkeit und Veränderungen des Blutkreislaufs, einschließlich einer Injektion von Adrenalin und Ablenkung von die Organe zu den Muskeln. Diese physiologischen Veränderungen bereiten das Tier darauf vor, entweder ums Überleben zu kämpfen oder vor Gefahren zu fliehen.

Erlernte Reaktionen können jedoch den Instinkt abschwächen, abhängig von der Komplexität des Nervensystems des Tieres. Diese Komplexität erhöht die Möglichkeiten eines Tieres, auf Reize zu reagieren. Zum Beispiel vermeidet eine Amöbe automatisch ein elektrisches Feld – eine instinktive Reaktion, die durch eine Überlebensstrategie nicht abgeschwächt wird. Eine hungernde Ratte wird jedoch über ein elektrifiziertes Gitter laufen, das ihr schmerzhafte Stöße gibt, wenn sich auf der anderen Seite Nahrung befindet. Es kann eine Überlebensstrategie lernen – die Schocks, obwohl sie die instinktiven physiologischen Kampf-oder-Flucht-Änderungen verursachen, werden es nicht töten. Der Hunger wird.

SELBSTERHALTUNG UND MENSCH

All das gilt für den Menschen wie für jedes andere Tier: Der Mensch sehnt sich nach persönlichem Überleben, sucht nach Nahrung, Trinken, Ruhe, Sex, passt sich in Nischen an, muss sich an sich ändernde Bedingungen anpassen.

Der Mensch unterliegt den gleichen Reizen und Reaktionen wie jedes andere Tier. Hunger, Durst, Erstickung, Angst und Erschöpfung sind körperliche Empfindungen, die instinktive körperliche Reaktionen auslösen. Die meisten dieser Reaktionen sind unangenehm, und die Menschen vermeiden die Reize, die sie verursachen, oder ergreifen Maßnahmen, um sie zu reduzieren, wenn sie unvermeidlich sind. So isst man, wenn man hungrig ist, trinkt man, wenn man Durst hat, kämpft um Luft, rennt vor gefährlichen Situationen davon, schläft. In jedem Fall sind die Reaktionen gut, da sie Ihnen sagen, dass Sie sich in einer Situation befinden, die zu Verletzungen oder zum Tod führen könnte. Diese Reaktionen sind instinktiv und wir haben nicht mehr Kontrolle über sie als über unsere Augenfarbe.

Tatsächlich haben wir die Kontrolle über unsere Augenfarbe. Der Grund dafür ist, dass sich unser Ansatz zur Selbsterhaltung von allen anderen Lebewesen unterscheidet. Wir haben ein Gehirn, das in der Lage ist, Probleme wahrzunehmen und zu lösen. Wir ändern unsere Augenfarbe mit Kontaktlinsen. Wir reagieren auf eine bedrohliche Situation, indem wir unser Gehirn auf das Problem anwenden und eine Lösung dafür finden.

Der Unterschied zwischen Menschen und anderen Tieren besteht darin, dass wir im Gegensatz zu jedem anderen Tier (soweit wir wissen) bewusst auf einen Reiz reagieren oder unsere Reaktion ändern können. Das beste Beispiel sind die Vergnügungsparks, in denen sich die Menschen bewusst Reizen aussetzen, die jedes andere Lebewesen auf der Erde meiden würde. Stellen Sie sich, wenn Sie können, die Reaktion eines Hundes auf eine Achterbahn vor. Wenn es nicht bei der ersten Bewegung heraussprang, würde es im Boden des Autos zusammenzucken, bis es wahrscheinlich einen Herzinfarkt hatte. Aber Menschen machen solche Fahrten zum Spaß, unser Verstand akzeptiert, dass die Fahrt sicher ist, und kontrollieren so den Schrecken, den so etwas bei jedem anderen Lebewesen verursachen würde.

Tatsächlich werden die körperlichen Manifestationen des Stresses am Arbeitsplatz wie Geschwüre, Kopfschmerzen, Nervenzusammenbrüche oft als Folge des Kampf- oder Fluchtsyndroms bei der Arbeit am Körper angesehen, während der Geist unter Reizen bleiben muss, die kein anderer Kreatur würde bereitwillig akzeptieren. Wenn Sie zum Beispiel von Ihrem Chef angeschrien werden, würde dies bei einem anderen Tier zu einem Kampf oder zur Flucht des Gezüchtigten führen. Die Menschen hingegen stehen auf, hören zu, nicken mit dem Kopf, sagen "ja, ich verstehe" und gehen wieder an die Arbeit (vermutlich murmeln sie unkomplimentäre Kommentare über den Chef vor sich hin).

Mehr noch, Menschen können sich an die Umgebungen, in denen wir uns befinden, verändern, anstatt sich nur anzupassen, um unsere Überlebenschancen zu verbessern. Die Erfindung der Landwirtschaft und die Domestikation von Tieren verbesserten die Nahrungsversorgung der Bau von Wohnungen verbesserten Schutz vor den Elementen Wissenschaft und Medizin haben die Lebenserwartung und die Lebensqualität der Menschen stark erhöht. Der menschliche Einfallsreichtum hat jeden Aspekt der Welt verändert, um das menschliche Leben zu verbessern. (2)

Der Mensch lebt jedoch in einer äußerst komplexen Gesellschaft. Daher ist die Selbsterhaltung ein viel komplizierteres Unterfangen als bei anderen Tieren. Essen, um den Hunger zu stillen, ist mehr als nur die richtige Vegetation zu finden oder einen Unterschlupf zu suchen, um sich auszuruhen und sich zu erholen, ist mehr als eine geeignete Höhle oder ein geeignetes Nest zu finden auf Menschen sind andere Menschen). Auch die Vermeidung gefährlicher Situationen (wie Autounfälle) ist aufgrund der menschlichen Technologie schwierig. Dinge können so schnell passieren, dass Gefahren erst dann offensichtlich werden, wenn es zu spät ist, etwas dagegen zu unternehmen.

Um mit der Komplexität umzugehen, ist die menschliche Gesellschaft zu einem großen Teil zu einer wirtschaftlichen geworden. Das heißt, die Verbindungen zwischen nicht verwandten Personen basieren oft auf der Verteilung von Ressourcen (verwandte Personen verbinden sich mehr durch persönliche Bindung). Auf diese sozialen Faktoren der menschlichen Selbsterhaltung werde ich im nächsten Kapitel eingehen.

Das obige Zitat stammt aus dem beliebten Film WALL STREET mit Michael Douglas in der Hauptrolle. Als es im Film gesprochen wurde, wurde es als ironischer Kontrapunkt verwendet: Die Figur, die es sagte, war dem Credo folgend sehr erfolgreich, aber letztendlich war es sein Untergang. Das Publikum mag, obwohl es poetische Gerechtigkeit war. Das Credo ist jedoch lediglich eine Aussage über die biologische Notwendigkeit.

Gier hat für die meisten Menschen eine extrem negative Konnotation. Es beschwört Bilder von Ebenezer Scrooge und Shylock herauf, die über ihr Gold schmunzeln und die Not und das Elend anderer ignorieren. Tatsächlich ist es jedoch das Sammeln von Ressourcen, je mehr, desto besser. Biologisch gesehen ist Gier für jeden Organismus, der erfolgreich ist, gut.

Jede Lebensform muss Ressourcen sammeln, die es ihr ermöglichen, zu überleben und sich fortzupflanzen. Die Ressourcen können Nahrung, Wasser, Sonnenlicht, Mineralien, Vitamine, Unterkunft sein. Ohne diese Dinge stirbt der Organismus. Da die beiden grundlegendsten Zwecke des Lebens das Leben und die Fortpflanzung sind, sollte es alles tun, um nicht an Ressourcenmangel zu sterben.

Gier ist ein Organismus, der ein größeres Stück vom Kuchen bekommt, mehr von den notwendigen Ressourcen, als andere Organismen. Im Amazonas-Regenwald beispielsweise stirbt und fällt gelegentlich ein Baum. Dies lässt eine Öffnung zur Sonne im durchgehenden Blätterdach. Pflanzen und Bäume rennen gegeneinander, um in diese Öffnung hineinzuwachsen. Die Sieger des Rennens füllen das Loch, die Verlierer sterben durch fehlendes Sonnenlicht. (Attenborough, 1990) Die Gier nach Sonnenlicht bedeutet Leben.

Auch in Bezug auf Selbsterhaltung und Sex ist Gier eine instinktive Reaktion. Wenn Ressourcen präsentiert werden, ist der Instinkt, sie zu ergreifen, zu nutzen, zu nutzen. Dies ist keine bewusste Entscheidung. Ein Tier, wenn es hungert, will mehr Nahrung, wenn es durstig ist, mehr Wasser. Wenn es bedeutet, es von einem anderen Tier zu nehmen, tut es das, wenn es kann.

Sie fragen sich vielleicht, was ist mit den Tieren, die ihre Nachkommen füttern, obwohl sie selbst hungern? Denken Sie daran, dass der zweite Zweck des Lebens die Fortpflanzung ist. Dies erfordert nicht nur die Produktion des Nachwuchses. Wenn es einmal geboren ist, muss es am Leben gehalten werden, bis es autark ist. Wenn es stirbt, muss die ganze Zeit, Anstrengung und Energie, um es zu produzieren, wiederholt werden, um ein anderes zu produzieren. Sobald es jedoch die Selbstversorgung erreicht, werden die Gene der Eltern höchstwahrscheinlich an eine andere Generation weitergegeben. Es ist von größter Bedeutung, die Nachkommen am Leben zu erhalten, auch auf Kosten des sterbenden Elternteils. Eltern, die sich auf eigene Kosten um ihre Jungen kümmern, sind also kein Akt der Selbstlosigkeit, sondern ein Akt genetischen Egoismus.

Sie können auch darauf hinweisen, dass Menschen es vermeiden, gierig zu sein. Tatsächlich ist es etwas, das man verachtet, gierig zu sein, etwas, wofür man sich schämen muss. Was die Selbsterhaltung und Fortpflanzung angeht, so liegt das daran, dass der Mensch einzigartig ist – wir haben ein Bewusstsein, das seine biologischen Instinkte beeinflusst. Wie das funktioniert, ist Thema des nächsten Kapitels.

ANMERKUNGEN

1Es gibt eine Theorie der kritischen Masse, dass der Genpool einer Art groß genug sein muss (d. h. die Brutpopulation muss groß genug sein), um genügend Variationen zu bieten, um widrigen Bedingungen oder Ereignissen entgegenzuwirken. Zum Beispiel scheint die afrikanische Gepardenpopulation von nur wenigen Individuen abzustammen, anscheinend fielen die meisten Arten einer Krankheit zum Opfer, die aufgrund einer genetischen Immunität nur wenige überlebten. Diese wenigen stellten einen Genpool dar, der zu klein war, um viel Variation zu bieten, und es besteht die Befürchtung, dass etwas, vielleicht eine andere Krankheit, gegen die die derzeitige Bevölkerung keine genetische Immunität besitzt, die verbleibenden Geparden töten wird.
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2 Natürlich können wir auch argumentieren, dass derselbe Einfallsreichtum das menschliche Leben so weit verbessert hat, dass das menschliche Leben und alles andere Leben auf der Erde bedroht ist. Die menschliche Fähigkeit, die Umwelt zu verändern, um den Menschen zu helfen, zu überleben, hat es so vielen Menschen ermöglicht, zu überleben, dass die Erde selbst, die sie unterstützen muss, viele nicht überleben.
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E3 Angeborenes und erlerntes Verhalten

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Kommentare 1

Hallo Stephan,
Ich verwende Ihre Powerpoints und Essential Bio-Studienleitfäden, um in meinem Bio HL-Kurs zu überprüfen…DANKE! Ich fange diese Woche an, Option E zu unterrichten, aber die Dateien auf Slideshare für alle außer dem Thema E3 sind beschädigt und ich konnte sie nicht herunterladen. Könnten Sie sie mir per E-Mail zusenden oder versuchen Sie, sie erneut auf Slideshare hochzuladen?
Ich würde es wirklich zu schätzen wissen, ich liebe alle Ihre Links und Fotos und habe diese Option in der Vergangenheit nicht gelehrt, also brauche ich alle Ressourcen, die ich in die Finger bekommen kann.
Vielen Dank,
Michelle

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3. Angeborene und Genetik

During the 2008 US presidential election journalists frequently referred to a candidate's characteristic beliefs or attitudes as &lsquopart of their political DNA&rsquo. This is an example of how in contemporary English &lsquoin the DNA&rsquo or &lsquoin the genes&rsquo has come to replace older phrases like &lsquoin the blood&rsquo. But if genetics can be used to elucidate the innate/acquired distinction it is certainly not because some traits, the innate ones, are caused by the genes whilst others, the acquired ones, are caused by the environment. Während Unterschied between two individuals can be caused by a genetic or an environmental difference between them, the development of any trait in an individual depends on both genes and environment. Every aspect of development, including learning, consists in the regulated expression of the genome. Conversely, innumerable aspects of the environment are required at each stage in the life of the organism to keep development on its normal course, or, in other words, to ensure that the right genes are expressed in the right cells at the right time. Thus, all traits develop through the interaction of genome and environment. Philip Kitcher has referred to this as the &lsquointeractionist consensus&rsquo (Kitcher 2001).

But if all traits depend on genes, it may still be that some traits depend on them in a special way. If asked about phrases like &lsquoin the DNA&rsquo or &lsquoin the genes&rsquo, most people would probably refer to the idea that the genes contain instructions or a program. After all, everyone knows that there is a genetic code, so it must be coding zum etwas. Perhaps genes &lsquocode for&rsquo innate traits but not for acquired ones. However, as Peter Godfrey-Smith has noted, &lsquoAll the genes can code for, if they code for anything, is the primary structure (amino acid sequence) of a protein&rsquo (Godfrey-Smith 1999, 328). Considered as a language, the genetic code can only refer to the twenty-three standard amino acids and can only say which order to put them in. The only exceptions to this are the &lsquostart&rsquo and &lsquostop&rsquo codons which affect where DNA transcription begins and ends. Many other things happen as a downstream causal consequence of the order of amino acids, but to paraphrase Godfrey Smith's argument, genes do not &lsquocode for&rsquo these downstream causal consequences for the same reason that President Nixon's order to cover up the Watergate scandal was not an &lsquoorder&rsquo to get him impeached by Congress. &lsquoCoding for&rsquo, like &lsquoordering&rsquo and other semantic locutions, is not merely another name for &lsquocausing&rsquo. The idea that the &lsquogenetic program&rsquo or &lsquogenetic instructions&rsquo for phenotypes are literally written in the genetic code is a continuing barrier to the public understanding of genetics, one that is reinforced every time a journalist reports that scientists have &lsquodecoded&rsquo the gene for something. In reality there are no tiny &lsquotraitunculi&rsquo hidden in the genome awaiting a sufficiently powerful genetic microscope to read them (Schaffner 1998).

But although the sequences of nucleotides in the genome do not literally &lsquocode for&rsquo phenotypic traits, they are, of course, amongst the causes of phenotypic traits. Several philosophers and scientists have introduced senses of &lsquogenetic information&rsquo based on these causal relationships in order to explicate the intuitive idea that genes carry information about phenotypes. These proposals are discussed in more detail in the entry Biological information. Here I will simply make two points about these proposals. The first point is that there are some very straightforward senses in which genes &lsquocarry information&rsquo about phenotypes. The human Y chromosome carries information about sex in the same way that &lsquosmoke means fire&rsquo: one can be predicted from the other. In addition, the SRY region on the Y-chromosome is an adaptation for making organisms into males, so we can apply a version of &lsquoteleosemantics&rsquo, an approach which defines information in terms of adaptation, to this piece of DNA (Millikan 1984 Sterelny, Dickison et al. 1996 and see the entry on teleological theories of mental content). The second point is that these straightforward senses of &lsquoinformation&rsquo also seem to be applicable to environmental causes in development (Oyama 1985 Griffiths and Gray 1997 Griffiths and Knight 1998 Griffiths and Gray 2005). Mammals have a chromosomal system of sex-determination. But many reptiles use temperature, an environmental signal, to switch genetically identical eggs between male or female developmental pathways. Other reptiles have a genetic system which can be overridden by an environmental signal. Some fish even switch sex in adulthood in response to environmental cues. These environmental signals carry information about sex in the unproblematic &lsquosmoke means fire&rsquo sense. Moreover, the behaviours that parents use to give appropriate cues to their eggs, and some of the products of those behaviours, such as nests of rotting vegetation which maintain a suitable temperature range, are designed by natural selection to ensure the correct sex-ratio in offspring, so the teleosemantic program can be applied to them too. The idea that genes &lsquocarry information&rsquo about phenotypes in a special sense which distinguishes them from other causes is not the piece of common-sense it is often taken to be, but rather a highly contested idea that is the focus of current research in the philosophy of biology (Oyama 1985, Maynard Smith 2000, Griffiths 2001, Robert 2004).

If all traits are caused by both genetic and environmental factors, then reconstructing the innate/acquired distinction in genetic terms means distinguishing different Wege in which genes interact with the environment. The pattern of interaction between gene and environment is commonly represented using &lsquonorms of reaction&rsquo &mdash graphical representations of a phenotypic variable as a function of genotypic and environmental variables. These diagrams were introduced at around the same time as the idea of the gene and the distinction between genotype and phenotype (Sarkar 1999) and have long been advocated as the clearest way to think about the role of genes in development (Hogben 1933 Lewontin 1974 Gottlieb 1995 Kitcher 2001). Suppose, for example, that with respect to some environmental variable (E) an organism with a given genotype (G1) will develop the same phenotype (P) way no matter what value the environmental variable takes (Figure 1).


Figure 1. A norm of reaction in which the phenotype P is &lsquogenetically determined&rsquo

If a norm of reaction has this shape, we can say that P is &lsquogenetically determined&rsquo even though it has an environmental factor as one of its causes. Philip Kitcher suggests that some norms of reaction may have this form, but only in some limited, but perhaps contextually important, range of environments (Kitcher 2001). For example, a disease caused by the loss of one or both normal copies of a gene might develop in jeden environment except those specifically structured as clinical interventions to cure the disease.

Another norm of reaction is one in which genetic and environmental factors interact &lsquoadditively&rsquo (Figure 2). Genotype makes a constant difference across some range of environment. While the genetic variable does not determine the actual value of the trait in each individual, it does determine the differences between individuals. Moreover, when the norms of reaction have this form, heritability scores become relevant to the question of whether and how much a phenotype can be altered by environmental intervention, as discussed in the previous section. A famous diagram in the early days of behaviour genetics depicted the relationship between IQ (P), genotype (G) and the &lsquoenrichment&rsquo of the environment (E) as having roughly this form (Gottesman 1963a). If correct, this would mean that educational enrichment would cause everyone to get higher test scores, but would not change the ordering of their scores.


Figure 2. Purely additive interaction between genotype and environment

In perhaps the most famous paper on this topic the geneticist Richard Lewontin (1974) argued that actual norms of reaction are likely to be non-additive (Figure 3). In that case, it makes no sense to talk of a particular genotype &lsquodetermining&rsquo a phenotypic difference. Genotype and environment gemeinsam determine the outcome in the straightforward sense that the effect of each factor on the outcome is a function of the particular value taken by the other factor. Whether norms of reaction are typically non-additive and exactly what this implies is the subject of an extensive scientific and philosophical literature on &lsquogene-environment interaction&rsquo, as discussed in the previous section.


Figure 3. Non-additive interaction between genotype and environment

Philip Kitcher has argued that &lsquogenetic determinism&rsquo should be understood as the claim that many norms of reaction have roughly the &lsquodeterminist&rsquo shapes depicted in Figures 1 and 2 (for an alternative view, see Griffiths 2006). In Section 4.3 I discuss a recent proposal to define &lsquoinnate&rsquo in the same spirit.


Interaction of Internal and External Stimuli

In many vertebrates courtship and mating behavior will not occur unless sex hormones (estrogens in females, androgens in males) are present in the blood.

The target organ is a small region of the hypothalamus. When stimulated by sex hormones in its blood supply, the hypothalamus initiates the activities leading to mating.

The level of sex hormones is, in turn, regulated by the activity of the anterior lobe of the pituitary gland.

The drawing outlines the interactions of external and internal stimuli that lead an animal, such as a rabbit, to see a sexual partner and mate with it.


Inhalt

E. O. Wilson defined sociobiology as "the extension of population biology and evolutionary theory to social organization". [3]

Sociobiology is based on the premise that some behaviors (social and individual) are at least partly inherited and can be affected by natural selection. [4] It begins with the idea that behaviors have evolved over time, similar to the way that physical traits are thought to have evolved. It predicts that animals will act in ways that have proven to be evolutionarily successful over time. This can, among other things, result in the formation of complex social processes conducive to evolutionary fitness.

The discipline seeks to explain behavior as a product of natural selection. Behavior is therefore seen as an effort to preserve one's genes in the population. Inherent in sociobiological reasoning is the idea that certain genes or gene combinations that influence particular behavioral traits can be inherited from generation to generation. [5]

For example, newly dominant male lions often kill cubs in the pride that they did not sire. This behavior is adaptive because killing the cubs eliminates competition for their own offspring and causes the nursing females to come into heat faster, thus allowing more of his genes to enter into the population. Sociobiologists would view this instinctual cub-killing behavior as being inherited through the genes of successfully reproducing male lions, whereas non-killing behavior may have died out as those lions were less successful in reproducing. [6]

The philosopher of biology Daniel Dennett suggested that the political philosopher Thomas Hobbes was the first sociobiologist, arguing that in his 1651 book Leviathan Hobbes had explained the origins of morals in human society from an amoral sociobiological perspective. [7]

The geneticist of animal behavior John Paul Scott coined the word Soziobiologie at a 1948 conference on genetics and social behaviour which called for a conjoint development of field and laboratory studies in animal behavior research. [8] [9] With John Paul Scott's organizational efforts, a "Section of Animal Behavior and Sociobiology" of the Ecological Society of America was created in 1956, which became a Division of Animal Behavior of the American Society of Zoology in 1958. In 1956, E. O. Wilson came in contact this emerging sociobiology through his PhD student Stuart A. Altmann, who had been in close relation with the participants to the 1948 conference. Altmann developed his own brand of sociobiology to study the social behavior of rhesus macaques, using statistics, and was hired as a "sociobiologist" at the Yerkes Regional Primate Research Center in 1965. [9] Wilson's sociobiology is different from John Paul Scott's or Altmann's, insofar as he drew on mathematical models of social behavior centered on the maximisation of the genetic fitness by W. D. Hamilton, Robert Trivers, John Maynard Smith, and George R. Price. The three sociobiologies by Scott, Altmann and Wilson have in common to place naturalist studies at the core of the research on animal social behavior and by drawing alliances with emerging research methodologies, at a time when "biology in the field" was threatened to be made old-fashioned by "modern" practices of science (laboratory studies, mathematical biology, molecular biology). [10] [9]

Once a specialist term, "sociobiology" became widely known in 1975 when Wilson published his book Sociobiology: The New Synthesis, which sparked an intense controversy. Since then "sociobiology" has largely been equated with Wilson's vision. The book pioneered and popularized the attempt to explain the evolutionary mechanics behind social behaviors such as altruism, aggression, and nurturance, primarily in ants (Wilson's own research specialty) and other Hymenoptera, but also in other animals. However, the influence of evolution on behavior has been of interest to biologists and philosophers since soon after the discovery of evolution itself. Peter Kropotkin's Mutual Aid: A Factor of Evolution, written in the early 1890s, is a popular example. The final chapter of the book is devoted to sociobiological explanations of human behavior, and Wilson later wrote a Pulitzer Prize winning book, Über die menschliche Natur, that addressed human behavior specifically. [9] [11]

Edward H. Hagen writes in The Handbook of Evolutionary Psychology that sociobiology is, despite the public controversy regarding the applications to humans, "one of the scientific triumphs of the twentieth century." "Sociobiology is now part of the core research and curriculum of virtually all biology departments, and it is a foundation of the work of almost all field biologists" Sociobiological research on nonhuman organisms has increased dramatically and continuously in the world's top scientific journals such as Natur und Wissenschaft. The more general term behavioral ecology is commonly substituted for the term sociobiology in order to avoid the public controversy. [12]

Sociobiologists maintain that human behavior, as well as nonhuman animal behavior, can be partly explained as the outcome of natural selection. They contend that in order to fully understand behavior, it must be analyzed in terms of evolutionary considerations.

Natural selection is fundamental to evolutionary theory. Variants of hereditary traits which increase an organism's ability to survive and reproduce will be more greatly represented in subsequent generations, i.e., they will be "selected for". Thus, inherited behavioral mechanisms that allowed an organism a greater chance of surviving and/or reproducing in the past are more likely to survive in present organisms. That inherited adaptive behaviors are present in nonhuman animal species has been multiply demonstrated by biologists, and it has become a foundation of evolutionary biology. However, there is continued resistance by some researchers over the application of evolutionary models to humans, particularly from within the social sciences, where culture has long been assumed to be the predominant driver of behavior.

Sociobiology is based upon two fundamental premises:

  • Certain behavioral traits are inherited,
  • Inherited behavioral traits have been honed by natural selection. Therefore, these traits were probably "adaptive" in the environment in which the species evolved.

Sociobiology uses Nikolaas Tinbergen's four categories of questions and explanations of animal behavior. Two categories are at the species level two, at the individual level. The species-level categories (often called "ultimate explanations") are

  • the function (i.e., adaptation) that a behavior serves and
  • the evolutionary process (i.e., phylogeny) that resulted in this functionality.

The individual-level categories (often called "proximate explanations") are

Sociobiologists are interested in how behavior can be explained logically as a result of selective pressures in the history of a species. Thus, they are often interested in instinctive, or intuitive behavior, and in explaining the similarities, rather than the differences, between cultures. For example, mothers within many species of mammals – including humans – are very protective of their offspring. Sociobiologists reason that this protective behavior likely evolved over time because it helped the offspring of the individuals which had the characteristic to survive. This parental protection would increase in frequency in the population. The social behavior is believed to have evolved in a fashion similar to other types of nonbehavioral adaptations, such as a coat of fur, or the sense of smell.

Individual genetic advantage fails to explain certain social behaviors as a result of gene-centred selection. E. O. Wilson argued that evolution may also act upon groups. [13] The mechanisms responsible for group selection employ paradigms and population statistics borrowed from evolutionary game theory. Altruism is defined as "a concern for the welfare of others". If altruism is genetically determined, then altruistic individuals must reproduce their own altruistic genetic traits for altruism to survive, but when altruists lavish their resources on non-altruists at the expense of their own kind, the altruists tend to die out and the others tend to increase. An extreme example is a soldier losing his life trying to help a fellow soldier. This example raises the question of how altruistic genes can be passed on if this soldier dies without having any children. [14]

Within sociobiology, a social behavior is first explained as a sociobiological hypothesis by finding an evolutionarily stable strategy that matches the observed behavior. Stability of a strategy can be difficult to prove, but usually, it will predict gene frequencies. The hypothesis can be supported by establishing a correlation between the gene frequencies predicted by the strategy, and those expressed in a population.

Altruism between social insects and littermates has been explained in such a way. Altruistic behavior, behavior that increases the reproductive fitness of others at the apparent expense of the altruist, in some animals has been correlated to the degree of genome shared between altruistic individuals. A quantitative description of infanticide by male harem-mating animals when the alpha male is displaced as well as rodent female infanticide and fetal resorption are active areas of study. In general, females with more bearing opportunities may value offspring less, and may also arrange bearing opportunities to maximize the food and protection from mates.

An important concept in sociobiology is that temperament traits exist in an ecological balance. Just as an expansion of a sheep population might encourage the expansion of a wolf population, an expansion of altruistic traits within a gene pool may also encourage increasing numbers of individuals with dependent traits.

Studies of human behavior genetics have generally found behavioral traits such as creativity, extroversion, aggressiveness, and IQ have high heritability. The researchers who carry out those studies are careful to point out that heritability does not constrain the influence that environmental or cultural factors may have on those traits. [15] [16]

Criminality is actively under study, but extremely controversial. [ Zitat benötigt ] Various theorists have argued that in some environments criminal behavior might be adaptive. [17] The evolutionary neuroandrogenic (ENA) theory, by sociologist/criminologist Lee Ellis, posits that female sexual selection have led to increased competitive behavior among men, leading to criminality in some cases. In another theory, Mark van Vugt argues that a history of intergroup conflict for resources between men have led to differences in violence and aggression between men and women. [18] The novelist Elias Canetti also has noted applications of sociobiological theory to cultural practices such as slavery and autocracy. [19]

Genetic mouse mutants illustrate the power that genes exert on behaviour. For example, the transcription factor FEV (aka Pet1), through its role in maintaining the serotonergic system in the brain, is required for normal aggressive and anxiety-like behavior. [20] Thus, when FEV is genetically deleted from the mouse genome, male mice will instantly attack other males, whereas their wild-type counterparts take significantly longer to initiate violent behaviour. In addition, FEV has been shown to be required for correct maternal behaviour in mice, such that offspring of mothers without the FEV factor do not survive unless cross-fostered to other wild-type female mice. [21]

A genetic basis for instinctive behavioural traits among non-human species, such as in the above example, is commonly accepted among many biologists however, attempting to use a genetic basis to explain complex behaviours in human societies has remained extremely controversial. [22] [23]

Steven Pinker argues that critics have been overly swayed by politics and a fear of biological determinism, [a] accusing among others Stephen Jay Gould and Richard Lewontin of being "radical scientists", whose stance on human nature is influenced by politics rather than science, [25] while Lewontin, Steven Rose and Leon Kamin, who drew a distinction between the politics and history of an idea and its scientific validity, [26] argue that sociobiology fails on scientific grounds. Gould grouped sociobiology with eugenics, criticizing both in his book The Mismeasure of Man. [27]

Noam Chomsky has expressed views on sociobiology on several occasions. During a 1976 meeting of the Sociobiology Study Group, as reported by Ullica Segerstråle, Chomsky argued for the importance of a sociobiologically informed notion of human nature. [28] Chomsky argued that human beings are biological organisms and ought to be studied as such, with his criticism of the "blank slate" doctrine in the social sciences (which would inspire a great deal of Steven Pinker's and others' work in evolutionary psychology), in his 1975 Reflections on Language. [29] Chomsky further hinted at the possible reconciliation of his anarchist political views and sociobiology in a discussion of Peter Kropotkin's Mutual Aid: A Factor of Evolution, which focused more on altruism than aggression, suggesting that anarchist societies were feasible because of an innate human tendency to cooperate. [30]

Wilson has claimed that he had never meant to imply what ought to be, only what ist the case. However, some critics have argued that the language of sociobiology readily slips from "is" to "ought", [26] an instance of the naturalistic fallacy. Pinker has argued that opposition to stances considered anti-social, such as ethnic nepotism, is based on moral assumptions, meaning that such opposition is not falsifiable by scientific advances. [31] The history of this debate, and others related to it, are covered in detail by Cronin (1993), Segerstråle (2000), and Alcock (2001).


Animal Communication and Living in Groups

Animals communicate using signals, which can be chemical (pheromones), aural (sound), visual (courtship displays), or tactile (touch).

Lernziele

Differentiate among the ways in which animals communicate

Die zentralen Thesen

Wichtige Punkte

  • Animals need to communicate with one another in order to successfully mate, which usually involves one animal signaling another the energy-intensive behaviors or displays associated with mating are called mating rituals.
  • Animal signaling is not the same as the communication we associate with language, which has been observed only in humans, but may also occur in some non-human primates and cetaceans.
  • Animal communication by stimuli known as signals may be instinctual, learned, or a combination of both.

Schlüsselbegriffe

  • Pheromon: a chemical secreted by an animal that affects the development or behavior of other members of the same species, functioning often as a means of attracting a member of the opposite sex

Innate behaviors: living in groups

Not all animals live in groups, but even those that live relatively-solitary lives (with the exception of those that can reproduce asexually) must mate. Bei der Paarung signalisiert ein Tier normalerweise einem anderen, um den Paarungswunsch zu kommunizieren. There are several types of energy-intensive behaviors or displays associated with mating called mating rituals. Andere Verhaltensweisen, die in Populationen vorkommen, die in Gruppen leben, werden in Bezug darauf beschrieben, welches Tier von dem Verhalten profitiert. In selfish behavior, only the animal in question benefits in altruistic behavior, one animal’s actions benefit another animal cooperative behavior occurs when both animals benefit. All diese Verhaltensweisen beinhalten eine Art Kommunikation zwischen den Bevölkerungsmitgliedern.

Communication within a species

Animals communicate with each other using stimuli known as signals. These signals are chemical ( pheromones ), aural (sound), visual (courtship and aggressive displays), or tactile (touch). These types of communication may be instinctual, learned, or a combination of both. These are not the same as the communication we associate with language, which has been observed only in humans and, perhaps, in some species of primates and cetaceans.

A pheromone is a secreted, chemical signal used to obtain a response from another individual of the same species. Der Zweck von Pheromonen besteht darin, dem empfangenden Individuum ein bestimmtes Verhalten zu entlocken. Pheromones are especially common among social insects, but they are used by many animal species to attract the opposite sex, to sound alarms, to mark food trails, and to elicit other, more-complex behaviors. Es wird angenommen, dass sogar Menschen auf bestimmte Pheromone reagieren, die als axilläre Steroide bezeichnet werden. These chemicals influence human perception of other people. In one study, they were responsible for a group of women synchronizing their menstrual cycles. Die Rolle von Pheromonen in der Mensch-zu-Mensch-Kommunikation ist noch etwas umstritten und wird weiter erforscht.

Songs are an example of an aural signal: one that needs to be heard by the recipient. Die vielleicht bekanntesten davon sind Vogelgesänge, die die Art identifizieren und verwendet werden, um Partner anzuziehen. Andere bekannte Lieder sind die von Walen, die von so niedriger Frequenz sind, dass sie lange Strecken unter Wasser zurücklegen können. Delfine kommunizieren mit einer Vielzahl von Lautäußerungen miteinander. Männliche Grillen machen zirpende Geräusche mit einem speziellen Organ, um einen Partner anzuziehen, andere Männchen abzustoßen und eine erfolgreiche Paarung anzukündigen.

Balzanzeigen sind eine Reihe von ritualisierten visuellen Verhaltensweisen (Signalen), die ein Mitglied des anderen Geschlechts anziehen und davon überzeugen sollen, sich zu paaren. Diese Displays sind im Tierreich allgegenwärtig. They often involve a series of steps, including an initial display by one member followed by a response from the other. If at any point the display is performed incorrectly or a proper response is not given, the mating ritual is abandoned and the mating attempt will be unsuccessful.

Balzanzeigen: A male peacock’s extravagant, eye-spotted tail is used in courtship displays to attract a mate.

Aggressive Darstellungen sind auch im Tierreich üblich. As, for example, when a dog bares its teeth to get another dog to back down. Vermutlich kommunizieren diese Displays nicht nur die Kampfbereitschaft des Tieres, sondern auch seine Kampffähigkeit. Although these displays do signal aggression on the part of the sender, it is thought that they are actually a mechanism to reduce the amount of fighting that occurs between members of the same species: they allow individuals to assess the fighting ability of their opponent and thus decide whether it is “worth the fight.”

Ablenkungsanzeigen sind bei Vögeln und einigen Fischen zu sehen. Sie sind so konzipiert, dass sie ein Raubtier vom Nest weglocken, in dem sich ihre Jungen befinden. Dies ist ein Beispiel für ein altruistisches Verhalten: Es nützt den Jugendlichen mehr als der Person, die die Vorführung durchführt, die sich dadurch selbst in Gefahr bringt.

Viele Tiere, insbesondere Primaten, kommunizieren durch Berührung mit anderen Mitgliedern der Gruppe. Aktivitäten wie Pflegen, Berühren der Schulter oder der Schwanzwurzel, Umarmen, Lippenkontakt und Begrüßungszeremonien wurden alle beim Indischen Languren, einem Affen der Alten Welt, beobachtet. Ähnliche Verhaltensweisen finden sich bei anderen Primaten, insbesondere bei den Menschenaffen.


15.11.1: Innate Behavior - Biology

AN OVERVIEW OF ETHOLOGY
Ethology is the zoological study of animal behavior. The word "ethology", derived from the Greek "ethos," meaning "character", and "logia," meaning "the study of", was coined to describe a sub-topic of zoology - the scientific study of animal behavior. American biologist William Morton Wheeler, who specialized in the study of ants (a myrmecologist), first popularized the term in 1902.

More specifically, ethologists are primarily interested in behaviors that are genetically ingrained within animals - their instinktiv behavior - rather than any learned behavior animals may obtain from their parents or other creatures. This is how ethologists differ from "animal behaviorists." Animal behaviorists are primarily interested in studying learned behaviors. Additionally, animal behaviorists are generally trained in psychology, while ethologists are considered zoologists.

The behavioral "programs" that animals inherit through their parents are affected by the process of natural selection and can change over time as animals evolve and change to better fit their environment. Therefore, these innate behaviors can be traced back through time providing an evolutionary history for the behavior.

Researchers study these behavioral changes in other primates, such as chimps, to determine how they may relate to the biological basis of human behavior. This type of study, called Phylogenetik is the study of evolutionary relatedness among groups of organisms.


HISTORY OF ETHOLOGY
The origins of ethology date back to Charles Darwin's work with the so-called "expressive movements" of man and animals. He was the first naturalist to utilize the comparative phylogenetic method in the study of animal behavior. His book on the subject, The Expression of the Emotions in Man and Animal, influenced many future ethologists.

Early ethologists Julian Huxley and Oskar Heinroth specialized in studying animal behaviors that are considered instinctive, or "natural." These are behaviors that are found to occur naturally (as opposed to learned) in all members of a given species. Huxley and Heinroth developed a tool called an "ethogram" which they used at the beginning of each behavioral study of a new species. The ethogram is a detailed description of the main types of natural behavior noted along with the frequencies of the behavior's occurrence.

The modern history of ethology began in the 1930s with the work of biologists Nikolaas Tinbergen, Konrad Lorenz, and Karl von Frisch. These three men shared the 1973 Nobel Prize in Physiology or Medicine and are generally accepted as the "fathers of ethology."


FIXED ACTION PATTERNS
Lorenz is known for his identification of "fixed action patterns," or FAPs. An FAP is an action patter that is an instinctive response that occurs reliably when an animal is exposed to certain identifiable stimuli (sometimes called sign or releasing stimuli).

Once FAPs are documented, they can be compared between different species, making it simpler to identify the similarities and differences between behavior that may then be more easily compared with the similarities and differences in animal morphology. Work by Karl von Frisch built on FAPs in his study of the "dance language" used by bees as a communicative device.

Another well-known ethologist, Irenus Eibl-Eibesfeldt, successfully applied ethological methods such as FAPs to human behavior. Eibl-Eibesfeldt's best known work was the study and recording of communication between humans using a side-viewing camera that allowed him to study his subjects without them knowing they were being observed. He then compared FAPs, like gestures and body language, across various cultures and was able to identify many behavior patterns in humans that are considered to be innate rather than learned.


MODERN ETHOLOGY
A now well-recognized and respected scientific discipline, ethology is now studied by many biologists, primatologists, zoologists, and anthropologists as well as by veternarians and physicians! In fact, most ethology researchers obtain advanced degrees in one of these science specialties before beginning their studies in ethology.


NOTABLE ETHOLOGISTS / ANIMAL BEHAVIORISTS
Following is a listing of many of the scientists, past and present, who have made notable contributions to the study of ethology:

- Robert Ardrey
- John C Angel
- George Barlow
- Adrian Simpson
- Patrick Bateson
- John Bowlby
- Donald Broom
- Dorothy Cheney
- Raymond Coppinger
- John H. Crook
- Marian Stamp Dawkins
- Richard Dawkins
- Irenäus Eibl-Eibesfeldt
- John Endler
- Jean-Henri Fabre
- John Fentress
- Dian Fossey
- Karl von Frisch
- Douglas P. Fry
- Jane Goodall
- James L. Gould
- Judith Hand
- Clarence Ellis Harbison
- Heini Hediger
- Oskar Heinroth
- Robert Hinde
- Bernard Hollander
- Sarah Hrdy
- Julian Huxley
- Lynne Isbell[11]
- Julian Jaynes
- Alex Kacelnik
- Erich Klinghammer
- Peter Klopfer
- Otto Koehler
- John Krebs
- Paul Leyhausen
- Konrad Lorenz
- Aubrey Manning
- Eugene Marais
- Patricia McConnell
- Desmond Morris
- Martin Moynihan
- Caitlin O'Connell-Rodwell[12]
- Manny Puig
- Irene Pepperberg
- George Romanes
- Thomas A. Sebeok
- Edward Selous
- Robert Seyfarth
- B. F. Skinner
- Barbara Smuts
- William Homan Thorpe
- Niko Tinbergen
- Jakob von Uexküll
- Frans de Waal
- William Morton Wheeler
- E. O. Wilson
- Amotz Zahavi

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Researchers Show How The Brain Turns On Innate Behavior

UCR researchers have made a major leap forward in understanding how the brain programs innate behavior. The discovery could have future applications in engineering new behaviors in animals and intelligent robots.

Innate or "instinctive" behaviors are inborn and do not require learning or prior experience to be performed. Examples include courtship and sexual behaviors, escape and defensive maneuvers, and aggression.

Using the common fruit fly as a model organism, the researchers found through laboratory experiments that the innate behavior is initiated by a "command" hormone that orchestrates activities in discrete groups of peptide neurons in the brain. Peptide neurons are brain cells that release small proteins to communicate with other brain cells and the body.

The researchers report that the command hormone, called ecdysis-triggering hormone or ETH, activates discrete groups of brain peptide neurons in a stepwise manner, making the fruit fly perform a well-defined sequence of behaviors. The researchers propose that similar mechanisms could account for innate behaviors in other animals and even humans.

Study results appear as the cover article in this week's issue of Current Biology.

"To our knowledge, we are the first to describe how a circulating hormone turns on sequential steps of an innate behavior by inducing programmed release of brain chemicals," said Young-Joon Kim, a postgraduate researcher in UCR's Department of Entomology working with Michael Adams, professor of cell biology and neuroscience and professor of entomology, and the first author of the paper. "It is well known that such behaviors -- for example, sexual behavior or those related to aggression, escape or defense -- are programmed in the brain, and all are laid down in the genome. We found that not only do steps involved in innate behavior match exactly with discrete activities of the neurons in the brain but also that specific groups of peptide neurons are activated at very precise times, leading to each successive step of the behavioral sequence."

In their experiments, which involved state of the art imaging techniques that helped the researchers see activated neurons light up in the fruit fly brain, the researchers specifically focused on arthropods, such as insects. Insects pass through multiple developmental stages during their life history. Each transition requires molting, a process in which a new exoskeleton (or cuticle) is produced and the old is shed. Insects shed the old cuticle by performing an innate behavior consisting of three distinct steps lasting about 100 minutes in total.

First, the researchers described the ecdysis sequence, an innate behavior that insects perform to escape their old cuticle, and showed that the insect initiates behavior shortly after appearance of ETH in the blood. The researchers then demonstrated that injection of the hormone into an animal generates the same behavior. To investigate mechanisms underlying this hormone-induced behavior, they used real-time imaging techniques to reveal activities in discrete sets of peptide neurons at very precise times, which corresponded to each successive step of the behavioral sequence. The researchers confirmed the results by showing that behavioral steps disappear or are altered upon killing certain groups of brain neurons with genetic tools.

"Our results apply not only to insects they also may provide insights into how, in general, the mammalian brain programs behavior, and how it and the body schedule events," said Adams, who led the research team. "By understanding how innate behavior is wired in the brain, it becomes possible to manipulate behavior -- change its order, delay it or even eliminate it altogether -- all of which opens up ethical questions as to whether scientists should, or would want to, engineer behavior in this way in the future."

The fruit fly is a powerful tool and a classic laboratory model for understanding human diseases and genetics because it shares many genes and biochemical pathways with humans.

Besides Kim and Adams, UCR's Dusan Zitnan, C. Giovanni Galizia and Kook-Ho Cho collaborated on the study which was supported by a grant from the National Institutes of Health and a Rotary Foundation Ambassadorial Scholarship to Kim.


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