Urogenitalsystem (Exkretions-/ Fortpflanzungssystem) der Frösche

Niere

  • Im ursprünglich organisierten Holonephros besaßen alle Rumpfsegemtnpaare ein Nierenelement (Nephron), das sich mit einem Trichter (Nephrostom) ins Coelom öffnete
  • Abspaltung des Pronephros (Vorniere) vom Rumpfabschnitt (Opistonephros; Rumpfniere)
  • embryonal wird ein Protonephros angelegt, der in der Metamorphose den Metanephos bildet
  • im adultem Stadium bilden sich aus dem Metanephos (Nachniere, Teil des Opistonephros) Nieren
  • der Protonephros bildet den Wolffschen Gang zur Harnableitung
  • beim Weibchen ist der Wolffsche Gang (Vornierengang) reiner Harnleiter und die Müllerschen Gänge dienen als Eileiter-> Hier werden die Eier mit einer gallertigen Hülle umgeben.
  • der Wolffsche Gang ist beim Männchen die Verbindung der Niere zum Hoden-> ist also der Harnsamenleiter
  • Biddersches Organ: über den Hoden gelegen/ rudimentäre Eierstöcke, in denen das Ausreifen der Eizellen durch Hormone unterdrückt wird (Nach Entzug der männlichen Sexualhormone wird das Biddersche Organ aktiv und es kann sich ein Ovar bilden)
  • über den Gonaden liegen Fettkörper, die Reservestoffe für die Spermatogenese liefern
  • beim männlichen Geschlecht werden die Spermien aus dem Hoden über Ductuli efferens in das Opistonephros und von dort durch den Wolffschen Gang in die Kloake geleitet
  • Pronephros -> Opistonephros
  • Primärer Harnleiter wird zu:
    • Wolffschem Gang:
      bei Weibchen: eigentlicher Harnleiter
      Bei Männchen: Harn-/ Samenleiter
    • Müllerscher Gang:
      bei Weibchen: Eileiter
      Bei Männchen: reduziert, keine Funktion

Wie atmen Frösche und Säugetiere?

  • Aufnahme/ Abgabe der Gase erfolgt an Oberfläche durch Diffusion, Transport im Körper durch lockere chemische Bindung an Blutfarbstoff
  • Unter Atmung (Respiration) versteht man 2 miteinander verbundene Vorgänge:
    1. Zellatmung: enzymatisch katalysierter Stoffwechselvorgang, die dem Energiegewinn der Zelle dient; Sauerstoff als Edukt, Kohlenstoffdioxid als Produkt
    2. Austausch und Transport von O2 und CO2:
      1. äußere Atmung: Aufnahme von O2 aus der Luft ins Blut; Abgabe CO2 aus Blut in Lungenalveolen
      2. innere Atmung: Abgabe von O2 aus dem Blut in Körperzellen und der umgekehrte Transport des CO2; Gasaustausch erfolgt dem jeweiligen Partialdruckgefälle, d.h. für O2 ist der Partialdruck in Lungenalveolen größer als im Blut und hier größer als im Gewebe (für CO2 ist das Verhältnis umgekehrt)

Frösche

  • Primärlarven haben äußere Büschelkiemen, später überwachst Hautfalte (Operculum) die Kiemenregion und lässt nur Atemöffnung (Spiraculum) frei), -> vereinigt bilden sie Peribranchialraum, der durch Atemloch ventral oder linksseitig ausmündet
  • Lunge der Anura ist ein einfacher Sack, der durch wenige Rippen, die der Oberflächenvergrößerung dienen, unterteilt ist
  • Mundhöhlenatmung durch Gasaustausch über Schleimhäute der Mundhöhle, Mundraum wird bei geöffneten Nasenlöchern und geschlossenem Mundspalt rhythmisch durch Heben/ Senken des Mundbodens ventiliert. (Lungen-Druckatmung)-> mehrere Zyklen um Lungen zu füllen.
  • Da ein Brustkorb fehlt, strömt Luft durch die Elastizität der Lunge selbst und den allgemeinen Druck der Leibeshöhle aus; die ausgestoßene Luft vermischt sich mit der Frischluft in der Mundhöhle-> Mischluft wird wieder in Lunge gepresst [Munk Zoologie] S.13-23
  • Bei offenen Nasenlöchern aber geschlossenen Lungengang (Glottis) wird durch Bewegung des Mundhöhlenbodens die Luft in der Mundhöhle rhythmisch erneuert (Kehlkopfoszillation).
  • Die Kehlkopfoszillation wird zeitweilig unterbrochen und die Nasenlöcher geschlossen. Kontraktion der Bauchmuskulatur und senken des Mundbodens bewirkt bei geöffneter Glottis, dass die Luft aus der Lunge in den Mundraum ausströmt und sich dort mit der Frischluft vermischt. Durch Heben des Mundbodens wird die Luft wieder in die Lunge gepresst. Nach mehrmaliger Wiederholung der Lungenoszillation setzt dann die Kehloszillation ein.
  • Da ein Brustkorb fehlt, strömt Luft durch die Elastizität der Lunge selbst und den allgemeinen Druck der Leibeshöhle aus; die ausgestoßene Luft vermischt sich mitder Frischluft in der Mundhöhle-> Mischluft wird wieder in Lunge gepresst
  • Da die Rippen bei rezenten Amphibien weitgehend zurückgebildet und bei den Anura mit Querfortsätzen der Wirbel verwachsen sind, kann die Atemluft nicht durch Erweiterung des Thorax in die Lunge gesogen werden, wie dies bei Reptilien, Vögeln und Säugetieren der Fall ist-> Daher muss die Luft bei Amphibien in die Lungen eingepresst werden, was durch Heben des Mundhöhlenbodens bei geschlossenen Nasenlöchern bewerkstelligt wird
  • Wechselfeucht-> zusätzliche Hautatmung, erhöhte Kapillardichte der Dermis (in Winterruhe)

Säugetiere:

  • Lungen sind lufterfüllte Hohlräume, an deren dünne Wände der Gasaustausch zwischen Luft und Blut erfolgt
  • Entstehen ventral vom Darm aus, werden von entodermalem Epithel ausgekleidet
  • Luftzufuhr erfolgt über Nase/ Mund durch Luftröhre (Trachea), die durch den Kehlkopf (Larynx) gegen den Schlund (Pharynx) verschlossen werden kann
  • Trachea gabelt sich in Hauptbronchien, die in die Lungen hineinziehen
  • Hauptbronchien spalten sich zu Bronchialraum auf, Endverzweigung enden mit kleinen Bläschen (Alveolen), diese werden reich mit Blutgefäßen versorgt, Alveolen sind Ort des Gasaustauschs
  • Blut und Luft bleiben durch Epithelien der Blut-Luft-Schranke getrennt
  • Lunge in Pleurahöhle (Lungenhöhle; Coelomderivat) eingeschlossen: enger flüssigkeitsgefüllter Spaltraum (Pleuraspalt), der Bewegung der Lunge beim Ein-/ Ausatmen ermöglicht
  • Äußere Wand der Pleurahöhle (Pleura parietalis; Rippenfell): verwächst mit Thoraxwand, die innere Wand der Lungenhöhle (Pleura visceralis; Lungenfell): bildet Oberfläche der Lunge-> Lunge wird demnach von Epthel der visceralen Pleura bedeckt, ist in Pleurahöhle verschiebbar
  • Am Lungenhilus (hier ist Lunge in Lungenhöhle eingewachsen) gehen viscerale und parietale Pleura ineinander über
  • Für Erweiterung des Brustkorbs (Einatmen) sind die Zwischenrippenmuskeln, die die Rippen vorwärts bewegen und das Zwerchfell, das sich abflacht, verantwortlich
  • Beim Ausatmen kontrahieren Zwischenrippenmuskeln und das Zwerchfell entspannt sich
  • -> Während bei Kiemenatmern das Atemmedium an den Atemflächen vorbeizirkuliert, muss die Luft in der Lunge rhythmisch erneuert werden.

Aufbau, Bildung und Evolution von Amniotenschuppen, Federn und Haaren

  • Sowohl Amniotenschuppen, als auch Federn und Haare sind eine Differenzierung des Stratum corneum, der Epidermis aufgelagerten Hornschicht (bestehend aus keratinhaltigen abgestorbenen Zellen)

Amniotenschuppen:

  • Schuppenbilder der Amnioten, auch als Schilder bezeichnet, sind flächenförmige Verdickungen des Stratum corneum
  • Zwischen diesen abgestorbenen, verhornten Zellbereichen liegen weniger verdickte Abschnitte, die durch Elastizität der Beweglichkeit dienen
  • Dauerhafter Schutz der Hornplatten durch Hautverknöcherungen, Einlagerung von Knochen in Cutispapillen (Schildkrötenpanzer)
  • Ontogenetisch entstehen die Schilder durch nach hinten gerichtete Auswüchse der Epidermis, Bildung von Cutispapille aus, die die sich zunächst vorwölbende Epidermis vor sich herschiebt

Federn:

  1. Evolution:
    • keine Weiterentwicklung der Reptilienschuppen! durch neue Erkenntnisse revidiert worden
    • eigenständige Entwicklung -> keine Homologie zu Schuppen
      1. erste Federn waren Hohlstäbe
      2. Büschelfeder, der heutigen Daune ähnlich, aber noch keine Nebenäste auf den Verzweigungen
      3. Trennung der beiden Federtypen: Entstehung der Deckfeder mit Federschaft, aber noch keine verhakten Nebenstrahlen. Daunenfeder mit Nebenstrahlen
      4. Deckfeder mit ineinander verzahnter Fahne, im Gegensatz zu heutigen Federn symmetrisch
      5. asymmetrische Flugfeder, ermöglichen aktiven Flug (bereits bei Archäopteryx)
  2. Entwicklung:
    • Dermispapille treibt nach außen vor, anschließend versenkt die gesamte Anlage als Federfollikel in die Tiefe der Dermis
    • Pulpa: Teil der Epidermis, der nach wie vor in den epidermalen Federteil hineinragt, sie treibt Bindegewebssepten gegen die Epidermis vor, die der Abgrenzung der späteren Federäste (Rami) gegeneinander innerhalb der Epidermis dienen-> dient als Passform für spätere Feder
    • Aus diesen Primärsepten entspringen Sekundärsepten, aus denen sich dann Federstrahlen (Radii) abgliedern
    • Durch Aufspringen der verhornten Epidermisröhre entfaltet sich die Federfahne mit den Ästen und Radien

Haare:

  • Autapomorphie der Säugetiere
  • Im Gegensatz zu Schuppen und Federn sind Haare überwiegend Bildungen der Epidermis, deshalb nicht homologisierbar
  • Unverzweigte, epidermale Hornfäden, deren Entwicklung von einer dermalen Pulpa, die auf den Haarbalg (in Dermis versenkter Teil der Haaranlage) beschränkt bleibt und mit dem Haarschaft auswächst, ausgeht
  • Untergliederung in: verhornte Zellen in die Epidermicula (das die Oberfläche der Haare bedeckende Oberhäutchen), sowie Rinde und Mark
  • Mark enthält luftgefüllte Hohlräume-> mangelnde Pigmentierung->Weißfärbung der Haare
  • Haarbalg: besteht aus versenkten Haaranlage und den umgebenden epidermalen Wurzelscheiden-> Ansatzstelle für glatte Muskeln und Mündungsort der Haarbalgdrüsen