Stammbaum des Tierreiches

0. Stammart aller Lebewesen

1 Stammart EUCARYOTEN

echter Zellkern

Mitose, Meiose

Phagocytose

Pseudopodien

Coelom und Leibeshöhle

In dieser Übersicht sind ein paar wichtige Begriffe zum Verständnis der Leibeshöhle gesammelt

  1. Furchung und Urmund

    • Zygote teilt sich viele Male mitotisch und wird zu Hohlkugel („Blastula“)
    • Teil der Kugel stülpt sich nach innen („Gastrulation“) und bildet den Urdarm (Archenteron)
    • Kugel mit Urdarm = Gastrula
    • besteht aus zwei Schichten: Ectoderm und Entoderm, Raum dazwischen ist Blastocoel
    • Verbindung zur Außenwelt heißt Blastopor, auch Urmund
  2. <script async src="//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js"></script>
    

    <li>
        <h4>
            Protostomia und Deuterostomia</h4>
        <ul>
            <li>
                bei Protostomia wird der Urmund zum späteren Mund, eine eventuelle zweite Öffnung ist der Anus (protos=erster)</li>
            <li>
                bei Deuterostomia wird die sekundäre Öffnung der Mund, der Blastopor wird der Anus (deuteros=zweiter)</li>
        </ul>
    </li>
    <li>
        <h4>
            Furchung</h4>
        <ul>
            <li>
                weiteres wichtiges Merkmal (nach dem wir auch eingeteilt hatten), um Proto­ und Deuterostomia auseinanderzuhalten, ist Art der Furchung</li>
            <li>
                bei Protostomia meist Spiralfurchung (Spiralia), d.h. während der Furchung stehen die Zellen „auf Lücke“ (sodass die Furchen in Spiralen verlaufen)</li>
            <li>
                spätere Spezialisierung jeder Zelle ist schon sehr früh festgelegt (determinierte Furchung)</li>
            <li>
                bei Deuterostomia meist Radialfurchung (Radialia), d.h. während der Furchung stehen die Zellen immer direkt übereinander (sodass die Furchen gerade sind)</li>
            <li>
                Schicksal der einzelnen Zellen noch sehr lange offen (indeterminierte Furchung)</li>
        </ul>
    </li>
    <li>
        <h4>
            Coelomausbildung</h4>
        <ul>
            <li>
                bei Protostomia herrscht Schizocoelie, d.h. das Mesoderm wird vom Ectoderm abgeteilt und schließt das Coelom in sich ein</li>
            <li>
                bei Deuterostomie herrscht Enterocoelie (Apomorphie!), d.h. Mesoderm mit Coelom wird aus dem Urdarm (=Entoderm) eingefaltet</li>
            <li>
                es gibt aber auch Tiere, die kein Mesoderm besitzen und somit nur aus zwei Keimschichten bestehen (z.B. Cnidaria); diese besitzen dann natürlich auch kein Coelom!!</li>
        </ul>
    </li>
    <li>
        <h4>
            Leibeshöhlen</h4>
        <ul>
            <li>
                Coelom = flüssigkeitsgefüllter Raum zwischen Verdauungstrakt (aus Endoderm) und Körperhülle (Ectoderm), in dem die Organe schwimmen</li>
            <li>
                drei Möglichkeiten, wie dieses ausgebildet sein kann</li>
            <li>
                Vorsicht: diese Merkmale wurden während der Evolution verschiedener Tiergruppen mehrmals erfunden und wieder verworfen und sind daher keine phylogenetische Klassifizierungsmöglichkeit!!</li>
        </ul>
    </li>
    

<!-- ------------------------------- -->

Herz-Kreislaufsysteme

1.Funktionen des Blutes

  • Transport der Atemgase
  • Ernährung der Zellen und Gewebe
  • Abtransport der u.U. toxischen STW-Produkte
  • Wärmetransport
  • Pufferfunktion (Säure-Base-Gleichgewicht)
  • chemische Steuerung des Gesamtorganismus durch Transport von Hormonen
  • Abwehrfunktion (Transport von weißen Blutkörperchen und Antikörpern)

Homöostase: Selbstregulation oder Homöostase (griechisch - Gleich-Stand) die Fähigkeit eines Systems, sich durch Rückkopplung selbst innerhalb gewisser Grenzen in einem stabilen Zustand zu halten.

2.Grundlegende Organisation

  • höhere Tiere: Gefäßsystem, da gerichteter Blutsrom nötig (größere Masse, gesteigerter STW, verstärkte motorische Aktivität), Aufrechterhaltung des Blutdrucks
  • niedere Tiere: freie Diffusion der zu transportierenden Teilchen
  • teilweise Ausgleich durch Gastrovaskularsystem (Plathelminthes, Medusen,...) oder Coelomkanäle möglich
  • Wände sind kontraktil, auch Bewegung des Tieres spielt Rolle bei Verteilung des Blutes (bei manchen Tieren einziger Antrieb)

3.Verschiedene Herz-Kreislauf-Systeme

Gastrovaskularsystem

  • CNIDARIA, PLATHELMINTHES
  • nur wenigschichtige Körperwand-->kein Kreislaufsystem nötig!
  • Gastrovaskularsystem=Gastralraum mit Ausläufern, Diffusionswege kurz gehalten
  • nur eine Austauschöffnung zur Umgebung

Offenes und geschlossenes Kreislaufsystem

  • Komponenten: Blut+Blutgefäße+Herz
  • offenes Kreislaufsystem: Blut umströmt Organe direkt
  • PLATHELMINTHES, MOLLUSCA, ANNELIDA, ARTHROPODA, TUNICATA...
  • keine Trennung zwischen Blut und interstitieller Flüssigkeit: Hämolymphe
  • ein Herz oder mehrere Herzen - Ostienherzen
  • Herzen pumpen Hämolymphe zu Organen
  • beim Erschlaffen kehrt Hämolymphe über Ostien (=ventilartige Poren) in Herzen zurück
  • Zirkulation durch Bewegung des Tieres unterstützt
  • geschlossenes Kreislaufsystem: Blut nur im Blutgefäßsystem
  • ANNELIDA, CEPHALOPODA, CHORDATA etc.
  • Gefäße verzweigen sich (siehe Mikrozirkulation!)
  • Zirkulation geht mit geschlossenem Kreislauf immer schneller als mit offenem (wegen der Herzen)

Annelida

  • teils offen, teils geschlossen
  • Beispiel Regenwurm: geschlossen
  • ein Rückengefäß, zwei Bauchgefäße, verbunden durch Ringgefäße und Kapillaren
  • Rückengefäß pumpt Blut nach vorn und ist also das Hauptherz, vordere Ringgefäße bilden Lateralherzen (hat man bei der Präparation sehr schön gesehen), die Blut nach unten zu den Bauchgefäßen pumpen

Arthropoda

  • Ostienherz ist eine Apomorphie -->offen
  • Gasaustausch über Tracheen, die direkt zu einzelnen Zellen(!) ziehen (wäre sonst viel zu langsam)

Chordata

Organe der Ionen­ und Osmoregulation und Exkretion
  • zur Regulation des inneren Milieus, (Ionen­ u. Osmoregulation), Exkretion stickstoffreicher Endprodukte
  • wesentlichen Mechanismen der Harnbildung: Ultrafiltration, Sekretion und Resorbtion Primärharn durch Filtration oder Sekretion gebildet


  Haupttypen Tiergruppen
allgemeine Exkretionsorgane kontraktile Vakuole einzellige Eukaryoten
  Nephridialorgane:  
  - Protonephridium (geschlossen) Plathelminthes, Cycloneuralia
  - Metanephridium (offen ended) Annelida
  Antennendrüse Crustacea
  Malpighi-Gefäße Insecta
  Nieren Vertebraten
spezialisierte Exkretionsorgane Kiemen Crustacea, Gnathostomata
  Rektaldrüsen Elasmobranchii
  Salzdrüsen Sauropsida
  Leber Vertebraten
  Darm Insecta

Wirbellose Tiere

exkretionsporus
  • Kontraktiele Vakuole: Bsp. bei Paramecium abgeben von überschüssigem Wasser und Exkretstoffe bei Einzellern erfolgt das auch über die gesamte
  • Zelloberfläche Endoparasiten und marine Eukaryoten besitzen keine kontraktilen Vakuolen ­> keine aktive Osmoregulation möglich

Protonephridien

  • Osmoregulations­ und Exkretionsorgan der Plathelminthen, Nemertinen, Cycloneuralia bei den Larven von Mollusken, Anneliden, Echiuren, Tentaculaten blind endender Kanal, ektodermalem Ursprungs
  • blindes Ende geht in die Terminalzelle über, anderes Ende mündet direkt oder mit vielen weiteren über einen Sammelkanal nach außen im Lumen der Terminalzelle oder Cyrtocyte (Reusengeißelzelle)
  • entspringen Wimperflammen ­> lumenwärts gerichtet ­> Ultrafiltration durch Unterdruck (erzeugt durch Wimpernschlag) ­> Primärharn zusätzlich Exkretion weiterer Stoffe über Kanalwand ins Lumen
  • Resorption von Wasser, Na+ und K+ auch Glucose, Lactat, Aminosäuren können resorbiert werden

Metanephridien

  • Osmoregulations­ und Exkretionsorgan der Anneliden
  • Kanal, beginnt mit offenem Wimperntrichter im Coelom ­> durch Dissepiment (innere Scheidewand zwischen den Segmenten) ins nächste Segment zieht ­> endet im Exkretionsporus nach außen
  • Primärharn durch Ultrafiltration
  • Resorption, Na+ wird aktiv aufgenommen, Cl­ folgt passiv, Glucose, Kreatinin, Aminosäuren ­> hypoosmotischer Endharn ­> Endblase als Sammelbehälter

Sekretionsniere

  • abgewandelte Form der Metanephridien bei Hirudinea (Blutegel)
  • bestehen aus Wimperntrichter, drüsig aufgetriebenen Nephridiallappen mit Zentralkanal und Harnblase
  • KEINE Verbindung zwischen Wimperntrichter und Nephridialkanal Primärharnbildung durch Sekretion
  • lappiger Teil des Nephridiums für Harnbildung zuständig:
    • 3 Kanalsysteme
    • Zentralkanal, Canaliculi,
    • Blutkapillaren
  • Sekretion einer K+ Na+ Cl­ reichen Flüssigkeit in die Canaliculi ­> Primärharn hyperosmotisch ­> Canaliculi
    münden in Zentralkanal ­> Resorbtion ­> Endharn
    (hypoosmotisch) in Harnblase

hypoton: Lösung mit geringerem osmotischen Druck (schwächer konzentriert)
hyperton: Lösung mit höherem osmotischen Druck (stärker konzentriert)
isoton: gleicher osmotischer Druck (gleich konzentriert)

Molluskenniere

  • meist paarigen Exkretionsorgane der Mollusken, abgeleitet von den Metanephridien der Anneliden
  • Primärharn durch Ultrafiltration Wimperntrichter im Perikard (als Coelom aufzufassen) ­> kurzer Renoperikardgang (Ductus renopericardialis) zum Nierensack ­> Ausleitung über Ureter nach außen
  • Gastropoden und Muscheln wird die Hämolymphe durch die Herzwand in den Perikardialraum gefiltert
  • landlebende Lungenschnecken entsteht der Primärharn erst im Nierensack, als Filter dient das gut durchblutete Nierenepithel
  • Cephalopoden : Ultrafiltration in den Peridialdrüsen (2 Anhänge des Kiemenherzes) rhythmische Kontraktion, alternierend zum Kiemenherz ­> Filtrationsdruck 2 laterale, 1 dorsomedianen Nierensack
  • aktive Resorption und Sekretion ­> Endharn
    Nierenepithel permeabel ­> Wasser folgt den resorbierten Ionen (konzentrierter Endharn der terrestrischen Schnecken)
    Nierenepithel impermeabel ­> hypoosmotischer, stark verdünnter Endharn (Muscheln, Süßwasserschnecken)
    bei Schnecken wie Helix ist der Ureter an der Bildung des Endharns beteiligt
    Cephalopoden: Perikardialdrüsen erste Modifikation des Primärharns, Resorbtion in Nierensäcken

Arthropodenniere

  • nur einige Arthropodenarten haben Nieren, die sich von den Metanephridien ableiten lassen
  • höchstens in 2 Körpersegmenten
  • KEINE Verbindung zum Mixocoel, sondern beginnen mit einem Säckchen (Sacculus) = Coelomrest ­> Primärharn durch Ultrafiltration ­> Exkretionskanal ­> Harnblase
  • Bennenung der Nieren (Drüsen) nach Lage:
    • Maxillardrüsen
    • Antennendrüsen
    • Labialdrüsen
    • Coxaldrüsen
  • häufig bei Arthropoden durch Malpighi­Gefäße ersetzt
  • bei Krebsen nach dem Sacculus ein stark zergliederter Hohlraum (Labyrinth) umfangreiche Resorption ­> hypoosmotischer Endharn
  • Spinnen: 2 Exkretionssysteme: anales System (ähnlich Malpighi­Gefäße, aber ENTODERMALEM Ursprung, Exkretion stickstoffhaltiger Endprodukte) und 1­2 Paar Coxaldrüsen (enden an den Coxae der Laufbeine, Wasser­ und Ionenregulation

Malpighi­Gefäße

  • Exkretionsorgane der landlebenden Arthropoden
  • lange, dünne, unverzweigte Darmausstülpungen ­> münden an der Grenze zwischen Mittel­ und Enddarm
  • Anzahl verschieden: 2 bei Dipteren, 150 bei Hymenopteren
  • Arachnida (Spinnentiere) entodermalem Ursprungs
  • Antennata (Insekten) ektodermalem Ursprungs
  • Primärharn durch aktive Sekretion: K+Pumpe an der apikalen Membran transportiert K+ ins Lumen der Malpighi­Gefäße ­> Aminosäuren, Saccharide, Harnstoff folgen passiv dem osmotischen Gradienten
  • Resorbtion im Rektum von K+, Wasser, Aminosäuren, Sacchariden ­> K+ und Wasser werden wieder zur Primärharnbildung verwendet Harn im Rektum sauer (pH 3,5­4,5) ­> Ausfällen der Harnsäure ­> Kristalle zur Wasserersparnis

Wirbeltierniere – allgemeiner Aufbau

  • meist paarig, funktionelle und anatomische Grundeinheit ist das NEPHRON (wahrscheinlich aus Metanephridien­ähnlichen Tubulussystem hervorgegangen) besteht aus blind endenden gewundenen Rohr, am Ende aufgetrieben ­> bildet Bowman­Kapsel ­> ist ein Kapillarknäul eingesenkt (Glomerulus) zusammen bilden sie die Funktionseinheit Maplpighi­Körperchen ­> für Ultrafiltration
  • 3 schichtige Filterbarriere: Kapillarendothel, Basalmembran, Schlitzmembran (von Podocyten der Bowman­Kapsel gebildet)
  • Ultrafiltrat sammelt sich im Lumen der Kapsel ­> Nierentubulus zum ableitenden Sammelrohr Tubulus in verschiedene Abschnitt unterteilt: proximaler und distaler Tubulus bei Säugetieren und Vögeln: zwischen den Nierentubulusabschnitten die Henle­Schleife zur Bildung von hyperosmotischem Harn
  • zusammen mit 5­10 anderen Tubuli endet der distale Teil im Sammelrohr
  • nach Lage 2 Typen von Nephron: juxtamedulläres und corticales Nephron
    juxtamedullär: Glomerulus liegt im inneren Bereich des Cortex, lange Henle­Schleife reicht weit ins Mark
    cortical: im äußeren Cortex, Henle­Schleife reicht nur wenig ins Mark hinein

Blutgefäßsystem der Nieren

  • wird von der Nierenarterie versorgt ­> teilt sich in afferente Arteriolen auf, je eine Arteriole versorgt ein Nephron
  • hoher Druck in den glomerulären Kapillaren, da afferenten arteriolen kurz und weit (­>geringer Widerstand) und die efferenten Arteriolen und die anschließende Vasa recta einen höheren Widerstand darstellen ­> Druck für die Ultrafiltration des Primärharns
  • bei erwachsenen Säugetieren teilen sich die efferenten Arteriolen ein zweites Mal ­> Kapillarnetz umgibt Henle­Schleife
  • bei allen anderen Wirbeltieren zusätzliches renales Pfortadersystem ­> Tubuli werden mit venösem Blut aus dem hinteren Körperabschnitt umspült renales Pfortadersystem wird in der Wirbeltierreihe schrittweise reduziert ­> Säugetieren fehlt es völlig

Urinproduktion

  • Endharn in 3 Schritten:
  • glomeruläre Filtration: Ultrafiltrat in der Bowman­Kapsel
  • tubuläre Resobrtion von bis zu 90% des Wassers, Ionen
  • tubuläre Sekretion durch aktiven Transport
  • glomeruläre Filtrationsrate abhängig vom hydrostatischen Druckunterschied im Lumen der Kapillaren gegenüber der Bowman­Kapsel; kolloidosmotischen Druck durch zurückbleibenden Proteine des Blutplasmas; Eigenschaften des 3 schichtigen Gewebes treibende Kraft ist der Blutdruck
  • Autoregulation der Niere ­> konstanter Kapillardruck durch glatte Muskelzellen, tubuloglomeruläres Feedback, Renin­Angiotensin­Aldosteron­System; sympathisches Nervensystem
  • proximaler Tubulus mit dichtem Bürstensaum ­> Resorption aktiver Transport von Na+ durch Na+/K+­ATPase auf der basolateralen Seite der Epithelzellen ­> für Wasser permeabel ­> Wasser folgt osmotisch ­> Tubulus­ und interstitielle Flüssigkeit ist isoosmotisch
  • sekundär sezernierte H+ Ionen zur Resorption von Bicarbonaten
  • durch U­förmige Henle­Schleife ­> Harn nach Gegenstromprinzip aufkonzentriert

Übersicht über die Entwicklung des Nervensystems

1. Höherentwicklung

  • Eumetazoa besitzen meist ein Nervensystem (NS)
  • bei Cnidaria Nervennetze (einfachste Organisation)
  • bei Bilateria befindet sich ein Hirn am Vorderende (Nervenplexus=Apomorphie!)
  • bei Plathelminthes tritt das orthogonale NS auf
  • Molluscen besitzen tetraneurales NS (Apomorphie)
  • bei Gastropoden (Schnecken) tritt eine Überkreuzung des NS auf (Chiastoneurie) oder diese ist sekundär bereits wieder verlorengegangen (Euthyneurie)
  • Cephalopoda (ebenfalls Molluscen) besitzen eine Gehirnkapsel, das NS konzentriert sich im Kopf -->höchstentwickeltes Invertebraten-NS mit sekundär neugebildeten Ganglien an der Körperperipherie
  • alle Articulata besitzen ein Strickleiternervensystem
  • Arthropoda haben ein Komplexgehirn (=Apomorphie!) entwickelt, Verschmelzung von drei Rumpfganglienpaaren mit dem Cerebralganglion
Pflanzenfamilien
Ordnung Deutsch wichtige Familien/Vertreter
     
     
Amborellales   Amborella trichopoda (einzige Art der Ordnung)
     
     
Magnoliidae Magnolienähnlich  
     
     
Nymphaeales Seerosenartige
     
Illiciales
Austrobaileyales
Sternanisartige Echten Sternanis (Illicium verum)
     
Winterales/Canellales   weißer Zimt
     
Piperales Pfefferartige
     
Magnoliales Magnolienartige
     
Laurales Lorbeerartige
     
Ceratophyllales Hornblattartige Hornblattgewächse (Ceratophyllaceae)
     
Chloranthales   Chloranthaceae
     
     
Liliidae

Blütenformel *P3+3 A3+3 G (3)

 

Lilienähnlich  
     
     
Acorales Kalmusartige Kalmusgewächse (Acoraceae)
     
Alismatales
ursprüngliche Merkmale treten auf:
abgeleitete Merkmale, wie etwa endospermlose Samen
und trinucleate Pollenkörner auf; auch ist die
Polyandrie schon als sekundär vermutet
worden

 
Froschlöffelartige
"Lilianae"
sechs stark gefärbte Perigonblätter
dreizählige Blüten
coenocarpes Gynoeceum
   
Asparagales Spargelartige
     
Dioscoreales Yamswurzelartige

     
Liliales Lilienartig
     
Pandanales Schraubenbaumartige
"Commelinoiden"
windbestäubt, starke Reduktion der Blütenstruktur
Bildung vieler Pollen, große Narbe (zum Auffangen)
Früchte meist Kapseln oder Nüsse
Blätter streifenadrig, oft linear, nie sek. zerteilt
   
Arecales Palmengewächse
     
Poales Süßgrasartige
     
Commelianales Commelien  
     
Zingiberales Ingwerartige
     
     
Rosidae Rosenähnliche  
     
     
Ranunculales Hahnenfußartige
     
Proteales Silberbaumartig
     
"Kerneudikotyledonen"    
     
Polygonales
veraltet! keine eigene Ordnung mehr. bei den Nelkenartigen eingeordnet!
Knöterichartige Knöterichgewächse (Polygonaceae)
Ampher, Buchweizen
     
Caryophyllales
Anpassung an trockene, offene Mineralböden
-->Sukkulenz, reduzierte Blätter, Salzresistenz
anomales Dickenwachstum tritt auf
Gynoeceum oft lysikarp
Nelkenartige
     
Santalales Sandelholzartige
     
Saxifragales Steinbrechartige
     
Rosiden    
     
Geraniales Storchschnabelartige
     
"Eurosiden 1"    
     
Malpighiales Malpighienartige
     
Oxalidales Sauerkleeartige
     
Fabales Schmetterlingsblütlenartige
     
Rosales Rosenähnlichen
     
Cucurbitales Kürbisartige
     
Fagales Buchenartigen
     
"Eurosiden 2"    
     
Myrtales Myrtenartige
     
Brassicales Kreuzblütlerartig

 

     
Malvales Malvenartige
     
Sapindales Seifenbaumartige
     
"Asteriden"
Kronblätter verwachsen
fünfzählige Blüten
meist nur ein Staubblattkreis (tetrazyklische Blüten)
Gynoeceum mit zwei verwachsenen Karpellel
   
     
Cornales Hartriegelgewächse
     
Ericales Heidekräuter
     
"Euasteriden 1"
späte Sympetalie
   
     
Garryales  
     
Gentianales Enziangewächse
     
Lamiales Lippenblütler
     
Solanales Nachtschattengewächse
     
Euasteriden 2
frühe Sympetalie
   
     
Aquifoliales Stechpalme
  • Stechpalmengewächse (Aquifoliaceae)
  • Cardiopteridaceae
    • Cardiopteris
    • Citronella
    • Dendrobangia
    • Gonocaryum
    • Leptaulus
    • Metteniusa
    • Pseudobotrys
  • Helwingiaceae
  • Phyllonomaceae
  • Stemonuraceae
  • Cantleya
  • Codiocarpus
  • Discophora
  • Gastrolepis
  • Gomphandra
  • Grisollea
  • Hartleya
  • Irvingbaileya
  • Lasianthera
  • Medusanthera
  • Stemonurus
  • Whitmorea.
     
Apiales Doldenblütler
     
Asterales Asternartige
     
Dipsacales Kardenartige
1. Vorlesung Protozoa

Fortbewegung bei Einzellern

Amöboide Bewegung:

Protozoen; Actin-Myosin-Interaktion
Poly~ und Deploymerisation des Actingitters
Pseudopodien

2. Vorlesung Porifera und Cnidaria

Zelltypen bei Schwämmen und Nesseltieren

3. Vorlesung Plathelminthes
  • dorsoventral abgeplattete Körperbau
  • sowohl freilebende als auch parasitische Arten (Bandwürmer, Große Leberegel)
  • nicht eindeutig geklärten Systematik
  • bilateralsymmetrischen Körperbau; drittes Keimblatt (Mesoderm: Triblastie); Ausbildung echter Organe (z.B. Muskulatur, Exkretions- und Genitalorgane); zunehmende Grad der Cephalisation
4. Vorlesung Mollusca

Mollusca im Spiralia-Stammbaum

5. Vorlesung Annelida

Konsequenzen für Evolution der Segmentierung, wenn Mollusken und Annelida monophyletisch wären

6. Vorlesung Arthropoda I

Abwandlungen der Arthropoda gegenüber dem Grundmuster der Articulata

  • Arthropoden haben keine homonome (gleichförmige) Segmentierung, sondern heteronome Gliederung, d.h. Segmente sind gruppenweise zu funktionellen Einheiten (Tagmata) zusammengefasst
  • welche Segmente miteinander zu einem Tagma verschmolzen sind, ist bei unterschiedlichen Gruppen verschieden
7. Vorlesung Arthropoda II

Beispiele für homomone bzw. heteronome Metamerie und Tagmabildung bei Arthropoda

Metamerie = Aufbau des Körpers aus hintereinander liegenden Segmenten
  • Metamerie bei den Arthropoda im Vergleich zu den Annelieden innerlich stark verwischt, da auftretende Coelomräume frühzeitig unter sich und mit den Resten der primären Leibeshöhle zum Mixocoel verschmelzen äußere Segmentierung ist dagegen fast immer deutlich
  • ist heteronom: Segmente (=Metameren) sind gruppenweise voneinander verschieden, innerhalb der Gruppe jedoch gleichartig Die Segmente der auf diese Weise entstehenden Körperabschnitte (Tagmata) können miteinander verschmolzen sein.
  • Block von Segmenten wird zu einer höheren Einheit zusammengefasst:
    1. Kopf: Cephalothorax, Prosoma
    2. Rumpf: kann einheitlich sein, meist aber: Thorax und Abdomen
    3. Thorax: Insekten 3 Segmente, Decapoden (Zehnfußkrebse, Crustacea) 8 Segmente
    4. Abdomen: besteht aus 6 Segmenten

homomone Metamerie

Ursprünglich sind alle Segmente gleichartig gestaltet (homonome Metamerie oder homonome Segmentierung)
  • urtümliche Gliederfüßler (Bsp. Tausendfüßler): Gliederung zum großen Teil noch aus nahezu identischen Segmenten
  • durch Verschmelzung einiger der vorderen Segmente zum Kopf, mit mehreren Ganglien verwachsenes Gehirn und zu Mundwerkzeugen geformte einästige Gliedmaßen
  • Die Trilobiten hatten einen ähnlich repetitiven Körperbau, verfügten aber noch über zweiästige Gliedmaßen
  • Bei den Doppelfüßern (Diplopoda) sind jeweils zwei aufeinander folgende Segmente miteinander zu einem Doppelsegment verschmolzen, so dass jedes Rumpfsegment zwei Beine hat.
Chilopoda (Hundertfacher) Diplopoda (Doppelfüßer) „Myriapoda“ (Tausendfüßler)

besitzen eine eher homologe Metamerie, da der Rumpf aus einer oft recht großen Anzahl gleichartiger, meist beintragender Segmente besteht.

haben einen lang gestreckten, aus vielen gleichartigen Segmenten bestehenden Rumpf. Die Segmente tragen, bis auf die letzten beiden je ein gut entwickeltes Beinpaar. Das erste Bein ist ist zu zangenartigen Kieferfüßen, in denen eine Giftdrüse mündet, umgebildet.

haben sehr zahlreiche Doppelsegmente (besitzen 2 Beinpaar und 2 Ganglien) Nur die ersten vier Ringe tragen keine Beine bzw. Ganglien.

heteronome Metamerie und Tagmabildung:

heteronome Metamerie = unterschiedliche Segmentierung

Hexapoda/Insecta:

  • Körper in Kopf, Brust und Hinterleib gegliedert
  • Brust (Thorax) besteht aus drei Segmenten mit je einem Beinpaar (deswegen Hexapoda), Hinterleib (Abdomen) aus ursprünglich 11 Segmenten
  • Tagmatisierung weiter fortgeschritten: Jeweils mehrere Glieder sind zu Kopf, Mittel­ und Hinterleib verschmolzen ­> Segmente mit unterschiedlicher Funktion
  • Kopf: Verschmelzung (Tagma) mehrerer Segmente, Gliedmaßen der ursprünglichen Segmente sind zu Antennen und Mundwerkzeugen umgebildet
  • Mittelleib (Thorax): 3 Segmente oft zu einem Tagma verwachsen, dessen drei Paar Gliedmaßen den Außenast verloren haben und als Schreitbeine dienen
  • Hinterleib: Gliedmaßen können vollständig zurück gebildet sein oder nur aus den Kiemenästen bestehen
  • die Insektenflügel sind keine Gliedmaßen, sondern umgebildete Seitenplatten der Brustsegmente. Der grundlegende Körperbau der Insekten ist exemplarisch bei Ameisen und Wespen zu erkennen. Eintagsfliegen sind sehr urtümliche Insekten
  • Spinnen bestehen aus zwei Abschnitten: Vorderleib (Prosoma) aus mindestens sechs Segmenten
  • einige der Beinpaare wurden zu Mundwerkzeugen, den Cheliceren umgebildet, eines zu Tastern und vier zu Beinen
  • Gliedmaßen des Hinterleibs (Opisthosoma) haben den Beinast verloren, der Kiemenast liegt als Fächerlunge in Einstülpungen des Hinterleibs, bei manchen Arten wurden diese Fächerlungen in Tracheen umgewandelt
  • aus den letzten Beinpaaren sind die Spinnwarzen entstanden. Bei den altertümlichen Gliederspinnen (Liphistiidae) ist der Hinterkörper noch deutlich in Segmente gegliedert, während Vorder­ und Hinterleib bei den Weberknechten und Scheinskorpionen zu einem kompakten Körper verschmolzen sind

Anpassungen an das Landleben der Arthropoda

  • Arthropoda ursprünglich im Wasser ­> mehrfach unabhängig das Land erobert
  • ­
  • konvergente Entstehung von Strukturen, die Anpassungen an das Landleben darstellen und das anatomische Bild des Taxon mitbestimmen

Malpighische Gefäße bei Arachnida und Antennata

  • Antennata: Ausstülpungen des ektodermalen Enddarms
  • Arachnida: Ausstülpungen vom entodermalen Mitteldarm
  • Bei terrestrischen Arthropoden (manche Arachnida und Antennata) als Anpassung zum Wasser sparen
  • bei beiden Gruppen sind sie konvergent entstanden
  • Teile des Darms übernehmen die Bildung von Exkretionskristallen, meist Guanin u.ä. . Diese werden über den After abgegeben

Luftatmungsorgane

  • Fächerlungen bei Chelicerata
  • entstanden aus nach innen verlagerten Kiemenanhängen mariner Vorfahren
  • bei einigen Decapoden ist die Carapaxhöhle zu einer Art Lunge geworden
  • Pseudotracheen, Pleopodenlungen oder Tracheenlungen bei vielen Landasseln (Crustacea) durch Einstülpungen der Pleopoden (= Extremität des Pleon bei „höheren Krebsen“ ) in den Exopoditen.
  • Tracheen: sind mehrfach unabhängig entstanden
    • Onychophora haben unregelmäßige, über den Körper verteilte Einzel – und Büscheltracheen ohne Verschlusseinrichtungen
    • Arachnida: Tracheen entstehen aus Fächerlungen oder Entapophysen (cuticuläre Muskeln) und können segmental oder nichtsegmental angeordnet sein

Wie atmen im Wasser lebende Insekten?

Überblick Tracheen:

  • Insekten besitzen System aus Röhrentracheen, aus segmentalen Einstülpungen der Epidermis
  • ­
  • von dünner Cuticula ausgekleidet ­> wird auch mitgehäutet
  • Öffnung nach außen durch Stigmen, versehen mit Verschlußapparaten und häufig mit Reusen
  • Ins Körperinnere verzweigen sich Tracheen in immer feinere Röhrchen und enden in Tracheolen, dringen in Organe und Zellen zum Gasaustausch ein

Wasserinsekten sind in der Evolution merhfach unabhängig entstanden ­> unterschiedliche respiratorische Anpassungen

Physikalische Kieme:

  • Manche Taxa mit offenem Tracheensystem führen Gasaustausch an der Wasseroberfläche durch
  • verschieden Strukturen für das Halten eines Sauerstoffvorrates:
  • e
  • ine dünne Luftschicht ( = physikalische Kieme = volumenvariable Kieme) auf der Körperoberfläche ­> Sauerstoffentnahme über Stigmen
  • Rückenschwimmer Notonecta (Hydrocorisae, Heteroptera) lagern sich Luftblasen an die hydrofugen Härchen in der Umgebung der Stigmen
  • der Raum unter den Flügeldecken als Atemhöhle
  • Hydrophiliden (Coleoptera) werden Luftblasen durch eine feine, dichte Behaarung auf der Vetralseite von Thorax und Abdomen festgehalten
  • Gase diffundieren auch zwischen der Blase und dem umgebenden Wasser ­> Nachdiffusion von O2 aus dem Wasser in die Blase abhängig vom Partialdruckunterschied
  • in der Blase verbleibende Stickstoff hindert die Blase am Kollabieren
  • bis zum Verschwinden der Blase werden dem Insekt das bis zu 13fache des ursprünglichen Sauerstoffgehalts der Blase zugänglich

Plastronatmung:

(Plastron= volumenkonstante Gaskieme)
  • andere Taxa halten Luftfilm mit Haaren oder Feinststrukturen der Cuticula der das Aufsuchen der Wasseroberfläche überflüssig macht, da der Stickstoff nicht in das Wasser diffundieren kann
  • Viele aquatisch lebende Larven weisen Hautatmung (semipermeable Körperoberfläche) auf, die auf Tracheenkiemen konzentriert sein kann
  • Einige Käfer ( Haemonia, Elmis, Phytobius, Coxelmis) und Wasserwanzen ( Aphelocheirusarten) haben sich völlig unabhängig von der Wasseroberfläche gemacht
  • großer Teil der Körperoberfläche mit feinsten, schief gestellten bzw. am Rande gebogenen, hydrofugen Härchen besetzt
  • Sauerstoff diffudiert aus dem Wasser nach

Beispiele für hemi- und holometabole Insekten; nach welchem Kriterium unterscheidet man diese Gruppen?

Hemimetabolie (allmähliche Verwandlung):

  • wahrscheinlich ursprünglicher Metamorphosetyp
  • die Ordnungen, die sich nach diesem Modusentwickeln gehören im wesentlichen zu den niederen Insekten
  • Puppenstadium fehlt
  • Larvenstadium nähert sich allmählich dem Imago. Die Größenzunahme geht einher mit in Erscheinung treten der imaginalen Merkmale, insbesondere der äußeren Geschlechtsorgane und der Flügelanlage (Pterygota = Fluginsekten)
    • Fischchen (Zygentoma)
    • Eintagsfliegen (Ephimenoptera)
    • Libellen (Odonata)
    • Steinfliegen (Plecoptera)
    • Tarsenspinner (Embioptera)
    • Fangschrecken (Mantodea)
    • Schaben (Blattodea)
    • Langfühlerschrecken (Ensifera)
    • Kurzfühlerschrecken (Caelifera)
    • Gladiatoren (Mantophasmatodea)
    • Staubläuse (Psocoptera)
    • Tierläuse (Phthiraptera)
    • Fransenflügler (Thysanoptera) oder Thripse
    • Schnabelkerfe (Hemiptera)

Holometabolie (vollkommene Verwandlung)

  • meist gleich gestaltete Larvenstadien
  • dann Puppenstadium mit tiefgreifenden Umbauvorgängen
  • dann völlig Umgestaltete Imago
  • phylogenetisch abgeleitet
  • vermutlich mehrfach unabhängig entstanden
  • höher evoluierte Insekten
  • Holometabola
    • Ordnung Großflügler (Megaloptera)
    • Ordnung Kamelhalsfliegen (Raphidioptera)
    • Ordnung Netzflügler oder Hafte (Neuroptera)
    • Ordnung Käfer (Coleoptera)
    • Ordnung Fächerflügler (Strepsiptera)
    • Ordnung Hautflügler (Hymenoptera)
    • Ordnung Köcherfliegen (Trichoptera)
    • Ordnung Schmetterlinge (Lepidoptera)
    • Ordnung Schnabelfliegen (Mecoptera)
    • Ordnung Flöhe (Siphonaptera)
    • Ordnung Zweiflügler (Diptera)

Welches sind Synapomorphien ( Schwestergruppenverhältnis), die Crustacea, Myriapoda und Hexapoda als Monophylum ausweisen?

Arthropoda

  • chitinhaltige Cuticula
  • im Laufe der postembryonalen Entwicklung gruppieren sich Segmente, zu verschieden gestalteten Tagmata, und die Wände der Coelomsäcke bilden sich in Muskeln, Fettkörper usw. um, sodass sekundäre und primäre Leibeshöhle ein Mixocoel bilden
  • .

viele Arthropoda weisen im embryonalstadium noch gleichartige Segmente auf, allerdings ist bei vielen Crustacea, wenn sie die Eihülle verlassen, bereits die Anzahl und Gestalt der Segmente zu erkennen.
Auch wenn Myriapoda eine eher homomone Metamerie haben, ist sie jedoch nicht vollständig homomon. Denn im Unterschied zu den Annelieden, die eine vollständig homomone Metamerie haben, bilden Arthropoda das Mixocoel aus und Extremitäten

  • Wenigstens ein Extremitätenpaar ist zu Mundwerkzeugen oder Antennen umgebildet.
  • quergestreifte Muskulatur
  • ZNS besteht aus einem über dem Schlund gelegenen Gehirn (Oberschlundganglion) und einem Bauchmark aus hintereinander liegenden, paarigen Ganglien, die durch Konnektive miteinander verbunden sind.
  • offener Blutkreislauf.
  • Postembryonale Entwicklung direkt oder indirekt (Metamorphose) immer mit Häutungen verbunden.
  • Nephridien mit Sacculus
8. Vorlesung Cycloneuralia

Morphotypen und ihre Fortpflanzung sowie die Grundzüge der Ontogenese (Furchung, Zellstammbaum) von Caenorhabditis Caenorhabditis elegans: Fadenwurm (Nematoda)

9. Vorlesung Echinodermata

Mit welchen Argumenten läßt sich die Zugehörigkeit der Echinodermata zu den Bilateria begründen?

10. Vorlesung Chordata

Lage und Struktur der Chorda bei Tunicata, Acrania und Craniota

Tunicata

  • Chorda auf den (nur während des kurzlebigen Larvenstadiums vorhandenen) Schwanz beschränkt
  • periphere Schicht platter oder kubischer Epithelzellen
  • umschlossenes Lumen enthält glykoproteinhaltiges Material
11. Vorlesung Schädeltiere Teil 1

Hauptteile eines Fischgehirns:

  • Tractus olfactorius (verschaltet Impulse vom Geruchsorganorgan mit Geruchszentrum im Telencephalon (Großhirn)
  • Telencephalon (Großhirn, auch Vorderhirn)
  • Vorderhirn (Telencaphalon)
  • Zwischenhirn (Diencephalon)
  • Mittelhirn (Mesencephalon)
  • Hinterhirn (Metencephalon)
  • Nachhirn dass ins Rückenmark mündet (Myelencephalon)
  • Bildung des Hirnstamms aus ventralen Teil von Mittel-, Hinter- und Nachhirn (vegetative Funktion und motorische Reflexzentren, Ursprung aller Gehirnnerven außer Seh- und Riechnerv )
  • Bildung des Kleinhirns vom dorsalen Teil des Hinterhirns und ist relativ groß (Bewegungssteuerung und Gleichgewichtssinn)
  • Mittelhirndach = Seh- und Hörzentrum
  • Lage des Hypothalamus und der Epiphyse (Pinealorgan) im Zwischenhirn (Steuerungszentrum aller vegetativen Prozesse, Verhaltensweisen, Hormonregulation)
  • im Vorderhirn befindet sich vor allem das Riechhirn
  • Form und Größe unterscheidet sich nach Art
12. Vorlesung Schädeltiere Teil 2

Urogenitalsystem (Exkretions-/ Fortpflanzungssystem) der Frösche

Niere

13. Vorlesung Schädel und Skelett

Vorgehen bei der Homologisierung

  • analoge Strukturen oder Verhaltensweisen erfüllen den gleichen Zweck -> Funktion äquivalent jedoch nicht auf gemeinsame Vorfahren zurückzuführen
  • homologe Merkmale ursprungsgleich
  • analoge Merkmale funktionsgleich
14. Vorlesung Schädeltiere Teil 3

Herz und Blutkreislaufsysteme der Schädeltiere

  • Herz: Hohlmuskel
  • Arterien: Blut vom Herzen weg; stark dehnbare Muskelschicht
  • Venen: Blut zumHerz hin; dünne Muskelschicht; Venenklappen verhinderen Rückfluss
  • Kapillaren:
    • Wände für verschiedene Stoffe durchlässig
    • Stoffaustausch zwischen Blut und umgebenem Gewebe bzw. Luft, O₂ -Abgabe.
    • CO₂- Aufnahme, Nährstoffabgabe und -aufnahme
    • Stoffwechselendprodukte
    • vereinigen sich zu größeren Gefäßen bis Venen
Hydrodynamik
  • näherungsweise für Luft und Wasser
  • für NICHT ideale Flüssigkeiten mit innerer Reibung -> Molekühle interagieren miteinander (=Newtonsche Flüssigkeiten)

1 laminarer vs. turbulenter Fluss

  • der Fluss ist laminar in viskosen Medien
  • turbulent in nicht-viskosen Medien
Strukturelle Biomechanik

beschreibt die mechanischen Eigenschaften von verformbaren Körpern und die Generierung/Widerstand von Kräften, Bewegungen von großen Organismen.

Kräfte die Deformation verursachen

  • Kompression
  • Dehnung
  • Biegung (bending)
  • Scherung (schering)
  • Torsion
Protein Faltung

allgemeine Betrachtung

Die Proteinsynthese erfolgt in einem hochkonzentriertem System. Faltungsprozess:

  • Rotation um C-N und C-C Bindungen
  • Wasserstoffbrücken-Bindungen
  • hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen
  • Verdrängen von Wasser
Elektrodiffusion

elektrochem. Membranpotential

Nernst-Potential

In einem System befinden sich 2 Phasen, getrennt durch eine semipermeable Membran (für \( K^+ \) permeabel) und nur 1 Paar Ionen ( \(A^- \) und \( K^+ \)). Entsprechend der Boltzmann-Verteilung diffundiert \( K^+ \) entlang des elektrochem. Gradienten. Es wirken also 2 entgegengesetzte Kräfte auf das \( K^+\)-Ion: die treibende Kraft des Konzentrationsausglieches und eine elektrostatische Kraft, die durch die Diffusion und die ungleichmäßige Verteilung von Landungen entsteht. Im Gleichgewicht gilt \( \tilde\mu_{K_1} = \tilde\mu_{K_2}\), was zu einem elektrischen Gradienten führt. Beim einsetzen in die Form einer Pfaffschen Differentialgleichung erhält man die:

Photobiophysik

Biologische Makromolekühle (DNA, RNA, Proteine) absorbieren Licht mit \( \lambda < 300\,nm \) und Proteine mit Co-Faktoren wie Chlorophyll, Flavine, Retinal etc. absorbieren zusätzlich im sichtbaren Bereich ( \( \lambda = 300-900\,nm \) ). Absorptionsänderungen geben Informationen über struckturelle Änderungen, \(e^-\)-Transportprozesse, Redoxreaktionen mit extrem hoher Zeitauflösung