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

Evolution von Lunge und Schwimmblase

  • Entwicklung eines zusätzlichen respiratorischen Epithels im Vorderdarm (Blindsack)
  • besser vor Austrocknung geschützt
  • kann athmosphärische Luft atmen
  • Weiterentwicklung des Blindsacks zur Schwimmblase (bei Knochenfischen) und zur Lunge (bei Landwirbeltieren und Muskelflossern (als zusätzliches Atemorgan))

Schwimmblase:

  1. Funktion:
    • Anpassung des spezifischen Gewichts an die Wasserumgebung -> freies schweben (Vorteil im Süßgewässer aufgrund der geringen Wasserdichte und Schweben energiesparender)
    • Verlagerung des Körperschwerpunktes durch füllen eines der beiden Luftsäcke durch Gas (z.B. Luft schnappen, Gassekretion/-resorption)
    • Physostomen: behalten Verbindung der Luftblase zum Darm; Gasregulation durch Darm
    • Physodisten:reduzieren Verbindung der Luftblase zum Darm
    • Luftblase = geschlossener Luftsack und benötigt andere Machanismen zur Gasregulation (Gasresorption und Gassekretion)
    • Schwimmblase von Kapillarnetz umgeben -> Füllen und Leeren der Blase mit CO2, O2 und N2 (analog Lunge)
  2. Form:
    • Einkammerig mit Luftgang; Vorkommen: Samlmoniden, Hecht, Aal
    • Geschlossen, mit Oval und Gasdrüse; Vorkommen: Barschartige, Dorschartige, Stichling
    • Zweikammerig, mit Luftgang; Vorkommen: Cypriniden
    • mit 2 Luftgängen; Vorkommen: Heringe

Lunge:

  1. Lungenfische:
    • Form eines strukturlosen Sacks
    • Lunge einfach gekammert und mit Kapillarnetz umgeben
    • (zusätzliche Kiemenatmung im Wasser)
  2. Amphibien:
    • Einsetzen einer leichten Einfaltung der Lungenwände
    • Lunge besteht aus 2 Kammern
    • (zusätzliche Hautatmung)
  3. Reptilien:
    • starke Einfaltung der Lungenwände aufgrund höheren O2-Bedarfs durch höherer Aktivität bei warmen Temperaturen (wechselwarm)
    • Wegfall der Hautatmung (Schutz der Haut vor Austrocknung durch Panzer) und Kiemenatmung (weitere Entfernung vom Wasser)
    • Atmung durch erzeugen eines Unterdrucks durch Ausdehnung des Brustkorbs
  4. Säugetiere
    • quantitative Verbesserung der Reptilienlunge durch höhere Stoffwechselrate (höhere Aktivität)
    • weitere Kammerung (Lungenlappen) der Lunge und Vergrößerung der respiratorischen Oberfläche (Lungenbläschen)
    • Verzweigung der Luftröhre zu Bronchien
    • Trennung von arteriellem (O2-reich) und venösem (CO2-reich) Blut durch verbesserten Blutkreislauf
    • Verbesserung der Luftventilation durch Entwicklung des Zwerchfells
  5. Vogellunge
    • Entwicklung von Luftsäcken
    • unbeweglich und nicht gelappt
    • Entwicklung von Bronchien, die in zahlreichen Neben- und Parabronchien, dünnwandige Luftröhrchen und Luftkapillaren enden
    • Luftstrom fließt sowohl beim ein, als auch beim ausatmen durch Lunge (höhere O2 Ausschöpfung)

Seitenlinienorgan:

Dw:Druckwelle P:Pore Ka:Kanal Ha:Hautoberfläche Ku:Kupula Hz:Harzelle mit Neuromasten Nk:Nervenkanal N:Nerven k:Kinozilie s:Stereozilie

  • Sinnesorgan zur Wahrnehmung der Wasserströmung und chemischer Reize (Ortung und Erkennung von Feinden, Beute und Artgenossen =Ferntastsinn)
  • Porenreihe entlang der gesamten Körperlänge beginnend hinter dem Kiemendeckel
  • bestehen aus Epidermal- und Kanalneuromasten
  • Neuromasten: fingerförmige mit Cilien besetzte und mit einer Gallerte (Cupula) umgebene Zellen, die durch die Haut ins Wasser ragen; am Ende der Cilien befinden sich Nervenzellen
  • d
  • urch Wasserdruckwellen wird Gallerte bewegt und Cilien in bestimmte Richtungen (je nach Reiz) gebogen
  • Besonderheiten:
    • Schwarmfische ertasten Abstand und Schwimmrichtung der Nachbarfisches und Anwesenheit eventueller Feinde
    • bei wandernden Fischen wurde während der Evolution das Seitenlinienorgan zu Elektrorezeptoren -> dient zur geomagnetischen Navigation am Erdmagnetfeld
    • bei Haien befinden sich Elektrorezeptoren im Kopfbereich, wodurch sie selbst im Sand vergrabene Beute orten können

Szenario für den Landgang der Schädeltiere:

Selektionsdruck:

  • O2-Mangel in warmen Gewässern
  • Flucht vor Feinden
  • Nahrungsmangel im Wasser, Nahrungsreichtum an Land
  • Übervölkerung
  • "Drang zur Ausbreitung"

Voraussetzungen:

  • primitive Fische gingen wenigstens kurzzeitig an Land mussten an Land atmen können mussten sich etwas fortbewegen können
  • -> Quastenflosser hatten fleischige Brustflossen im Gegensatz zu den Lungenfischen -> besseren Voraussetzungen an Land zu gehen -> haben sich die Vorfahren der Amphibien entwickelt
  • fleischigen Brustflossen ermöglichten kurzzeitigen Landgang -> großer Vorteil herausgestellt bei der Nahrungsversorgung durch Kleinsttiere an Land
  • O2-Versorgung an Land sehr schlecht (Hauptatemorgan weiterhin Kiemen)
  • Lunge war nur sackartig und wenig effektiv
  • CO2-Abgabe an Land großes Problem: Kiemen an Land nicht effektiv genug ->starker Selektionsdruck zur Verbesserung der CO2-Abgabe an Land -> Gesteigerte Permeabilität der Haut, Nieren schieden mehr Bicarbonat aus
  • die Haut wurde aber wesentlich permeabler -> Nachteil im Wasser -> Wasser strömt in den Körper ein -> Tier drohte zu platzen an Land zu hoher Wasserverlust
  • Entwicklung eines neuen Hauttyps -> für Gase relativ gut permeablel, für Wasser aber weniger (möglichst wenig Porine)
  • regelmäßiger Wechsel zwischen den Medien
  • verbesserte Ventilation der Lunge
  • -> Amphibien entwickelten drei Atmungsorgane: Kiemen, Lungen, Haut
  • Stickstoffausscheidung bei Fischen im Wasser über Kiemen in Form von NH3 NH3 sehr giftig -> keine Abgabe über Lunge oder Haut möglich
  • -> Ausscheidung verschiedener Aminosäuren über die Nieren -> Exkretion in Form von Harnstoff (aus CO2 und NH3 wird in Leber Harnstoff synthetisiert, über Niere ausgeschieden)
  • Amphibien auf nahe Gewässer angewiesen; Wechsel zwischen Land- und Wasseraufenthalt
  • Schwerkraft -> Stabilität der fleischigen Brustflossen gering -> weitere Entwicklung führte zur Stabilisierung

weitere Probleme:

  • Austrocknung
  • neuartige Feinde
  • eingeschränkte Sehfähigkeit
  • Seitenlinienorgan fällt für die Orientierung an Land aus
  • An eine Fortpflanzung an Land war bei den ersten Amphibien nicht zu denken