Biologie: 8. Klasse

Leben auf der Erde

Merkmale von Lebewesen

Die Biologie (griechisch: bios = Leben, logos = Wissenschaft) ist die Wissenschaft, die sich mit dem Leben im Allgemeinen und den einzelnen Lebewesen im Besonderen beschäftigt.

Lebewesen zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen Stoffwechsel betreiben. Durch diesen chemisch-physikalischen Austausch mit ihrer Umgebung können Stoffe auf- und abgebaut werden, wodurch Lebewesen in der Lage sind, zu wachsen und Energie zu erhalten. Weiterhin bestehen sie aus Zellen, reagieren auf Reize und wachsen bzw. ändern ihre Form.

Sie können sich bewegen, indem sie die aufgenommene Energie nutzen, um zu einem bestimmten Zeitpunkt sich selbst oder Teile des Organismus im Raum zu bewegen. Ein weiteres entscheidendes Merkmal von Lebewesen ist die Fortpflanzung, durch die mittels einer Vererbung Lebewesen der gleichen Art hervorgebracht werden können.

Entstehung des Lebens

Das Universum ist circa 14 Milliarden Jahre alt. Vor ungefähr 4,58 Milliarden Jahren entstand die Erde. Leben – wie wir es heute kennen – existierte aber nicht von Anfang an; es wurde nicht von einem höheren Wesen in die Welt „gesetzt“. Stattdessen ist die heutige Welt ein Resultat einer langen und steten Entwicklungsgeschichte:

• Vor 4 Milliarden Jahren entstanden die ersten Biomoleküle, wodurch sich die Ursuppe bildete.
• Vor 3,5 Milliarden Jahren kamen die ersten Urbakterien auf.
• Vor 2,5 Milliarden Jahren wurde die erste Fotosynthese betrieben. Dadurch gab es erstmals freien Sauerstoff, was jedoch zum ersten großen Massensterben führte.
• Vor 2 Milliarden Jahren lebten die ersten Zellen mit Zellkern.
• Vor 600 Millionen Jahren entwickelten sich die ersten Vielzeller und
• vor 500 Millionen Jahren alle wirbellosen Tierstämme.
• Vor 400 Millionen Jahren setzte die Landbesiedelung ein.
• Vor 250 bis 70 Millionen Jahren lebten die Dinosaurier.
• 5 Millionen Jahre später breiteten sich die Säugetiere stark aus und
• vor 2 Millionen Jahre entwickelten sich die ersten Homines.
• Den heutigen Menschen, den Homo sapiens, gibt es seit nur ungefähr 100.000 Jahren.

Ordnung der Vielfalt

Durch diese lange Entwicklungsgeschichte existieren heute insgesamt fünf Reiche von Lebewesen. Jede Gruppe hat dabei jeweils besondere Eigenschaften.

Prokaryoten

Prokaryoten sind Einzeller, denen ein Zellkern fehlt und die keine Zellorganellen besitzen. Ihre Größe beträgt für gewöhnlich wenige Mikrometer (µm). Zu ihnen werden die „Echten Bakterien“ und die Blaualgen gezählt.

Eukaryoten

Im Gegensatz dazu sind die Eukaryoten Einzeller mit einem Zellkern, der von einer Membran umhüllt ist. Sie besitzen daneben auch Zellorganellen. Zu ihnen werden die Amöben, die Pantoffeltierchen und die pflanzlichen Einzeller gezählt.

Pilze

Als dritte Gruppe gehören Pilze – sie sind also keine Pflanzen. Sie sind auch Eukaryoten, da sie einen Zellkern in ihren Zellen haben. Pilze sind vielzellige Körper mit einem Fadengeflecht, dem Myzel. Sie sind Fäulnisbewohner, Parasiten oder Symbionten. Sie sind fremdernährend und vermehren sich mithilfe von Sporen. Eine weitere Unterteilung erfolgt durch die Gruppierung in die Ständerpilze und Schlauchpilze.

Pflanzen

Pflanzen haben ebenfalls einen Zellkern und können sich selbst ernähren, sind also grundsätzlich nicht auf andere Lebewesen angewiesen. Sie besitzen Chloroplasten, Cellulosewände sowie Vakuolen. Pflanzen haben eine geschlechtliche Fortpflanzung. Zu ihnen gehören Moose, Farne und Blütenpflanzen.

Tiere

Im fünften Reich werden die Tiere zusammengefasst. Sie sind Vielzeller, die sich von anderen Lebewesen ernähren. Nicht alle Arten sind wärmeabhängig. Zu den wichtigsten Tierstämmen gehören die Schwämme, die Weichtiere, die Stachelhäuter, die Wirbeltiere, die Gliedertiere sowie die Quallen.

Bakterien

Bau von Bakterien

Bakterien besitzen unterschiedlich große Körper. Sie sind in der Regel zwischen 0,2 µm und 7 µm groß (die Schwefelperle wird bis zu 0,7 mm groß – sie ist damit mit dem bloßen Auge sichtbar).

Bakterienformen

Die Einzeller können auch unterschiedliche Körperformen haben:

Spirillen sind wendelförmige Bakterien, die relativ groß sind.

Auch als Kokken bezeichnet man Kugelbakterien, die eine runde bzw. rundliche Form haben.

Diplokokken bilden sich, wenn sich Kokken nach der Teilung nicht trennen.

Bazillen sind stäbchenförmige Bakterien.

Kommabakterien sind gebogene Stäbchenbakterien. Hierzu gehört etwa der Erreger der Cholera.

Der Bau eines Bakteriums unter einem Elektronenmikroskop

Die unterschiedlichen Bestandteile haben verschiedene Funktionen:

• Geißel, Cilien dienen der Fortbewegung
• Schleimhülle schützt vor Antikörpern
• Zellwand bietet Schutz und Stabilität
• Zellmembran bildet Abschluss und ermöglicht einen Stoffwechsel
• Zellplasma ist die Grundsubstanz
• Bakterien-DNA steuert die Zellvorgänge und enthält die Erbinformationen
• Plasmid-DNA trägt weitere Informationen für Resistenzstoffe
• Reservestoffe sind Energielieferanten
• Ribosome bilden Eiweiß („Eiweißfabriken“)

Vermehrung der Bakterien

Wenn die Umgebung feucht, warm ist und viele Nährstoffe enthält, ist sie für die Entwicklung der Bakterien günstig. Sie können sich dabei innerhalb von 20 Minuten durch Zellteilung vermehren.

Die Vermehrung erfolgt dennoch nicht rein exponentiell:

Die erste Phase ist die Anlaufphase, in der sich die Bakterien an die neuen Nährstoffe anpassen. Darauf folgt die log-Phase (logarithmische Phase) mit dem stärksten Wachstum. In der Abbremsphase verläuft die Vermehrung langsamer. In der vierten Phase, der Stationären Phase, ist die Teilungsrate gleich der Absterberate und in der fünften Phase sterben mehr Bakterien.

Gründe für diesen Verlauf sind, dass sich in den ersten zwei Phasen die Bakterien zunächst an die neue Umgebung anpassen müssen. In den folgenden Phasen werden die Nährstoffe aufgebraucht, die Bakterien haben nicht mehr genügend Fläche und es kommt zu Vergiftung durch die Ausscheidungsprodukte, die beim Stoffwechsel anfallen.

Ernährungssystem bei Bakterien

Autotrophe Ernährung

Autotrophe Lebewesen sind in der Lage, die benötigten Nährstoffe selbst herzustellen. Sie sind also selbsternährend. Erfolgt die Herstellung mithilfe des Sonnenlichts, spricht man von Photoautotrophie. Gewinnt das Lebewesen die Nährstoffe aus anorganischen Verbindungen, sind diese chemoautotroph.

Heterotrophe Ernährung

Im Gegensatz dazu müssen heterotrophe Lebewesen die zum Leben benötigten Nährstoffe über ihre (organische) Nahrung aufnehmen. Dazu gehören Tiere und Pilze. Bakterien können aerob sein: Sie benötigen Sauerstoff, um zu überleben. Dagegen sind anaerobe Bakterien in der Lage, auch ohne Sauerstoff zu leben (z.B. Fäulnisbakterien).

Nutzen der Bakterien für den Menschen

Milchsäurebakterien und Essigsäurebakterien

Milchsäurebakterien sind anaerobe Bakterien. Sie können Traubenzucker in Milchsäure umwandeln und dadurch Energie umsetzen. Dies wird bei Produktion von Käse, Joghurt und von Sauerkraut ausgenutzt. Im menschlichen Körper sind sie auch für die Darm- und Vaginaflora bedeutend.

Essigsäurebakterien wandeln Ethanol (Trinkalkohol) in Essigsäure um. Sie werden – ebenso wie die Milchsäurebakterien – zur Konservierung von Lebensmitteln eingesetzt.

Genmanipulierte Bakterien

Durch die Manipulation (Änderung) des Erbguts eines Bakteriums kann man es dazu bringen, dass beim Stoffwechsel Stoffe entstehen, die dem Menschen einen positiven Nutzen bringen. So werden Bakterien z.B. bei der Medikamentenherstellung eingesetzt.

Reinigung von Gewässern

Bakterien sind in der Lage organische Stoffe, also verstorbene Tiere oder Pflanzen zu zersetzen. Sie erzeugen dabei Kohlenstoffdioxid (CO₂) und andere Stoffe. Dies nutzt man unter anderem in Kläranlagen aus.

Bakterien als Krankheitserreger – Antibiotika

Viele Krankheiten werden durch Bakterien ausgelöst. Dazu zählen unter anderem Keuchhusten, verschiedene Lebensmittelvergiftungen und auch die Pest. Dagegen helfen zum Beispiel Antibiotika.

Unter einem Antibiotikum versteht man einen Stoff, der von Mikroorganismen gebildet wird und mit dem man andere Mikroorganismen töten oder deren Verbreitung hemmen kann.

Alexander Fleming entdeckte 1928 das Penicillin aus dem Schimmelpilz Penicillium notatum durch Zufall. Er stellte fest, dass sich um dem Schimmelpilz ein bakterienfreier Hof bildete. Daraus schloss er, dass jener eine antibakterielle Wirkung hatte.

Ab 1940 gab es das Penicillin in reiner Form und wurde ab 1944 aufgrund des zweiten Weltkriegs in großen Mengen hergestellt.

Es gibt aber dennoch ein Problem bei der Behandlung mit Antibiotika. Überstehen Bakterien eine Behandlung mit diesen Mitteln, bilden sie Resistenzen und sind immun gegen jene.

Eukaryoten

Aufbau einer tierischen Zelle

Funktionen der Zellstrukturen

Die Mitose

Chromosomen und DNA

Chromosomen bestehen aus zwei Chromatiden (1), die am Zentromer miteinander verbunden sind (2). Eine Chromatide wiederum besteht aus einem Molekülfaden, das circa 1 m lang und 8 nm dünn ist und größtenteils aus der DNA (oder DNS, Desoxyribonucleinsäure) besteht. Die Chromatiden eines Chromosoms sind in Bezug auf ihren Bau und ihre Erbinformation identisch.

Die DNA als solche lässt sich wiederum in unterschiedliche Gene aufteilen. Auf ihnen sind die eigentlichen Erbinformationen „gespeichert“.

Der Zellzyklus

Bei der Mitose entstehen aus Zweichromatidchromosomen Einchromatidchromosomen. Die Bildung von Zweichromatidchromosomen bezeichnet man als Interphase.

Vom Einzeller zum Vielzeller

Tierische Einzeller

Beispiel: Pantoffeltierchen

• Wimpern: schlagen rhythmisch und sind für die Bewegung zuständig
• Trichocysten: „Harpunen“; Abwehr- und Beutefangsystem
• Kontraktile Vakuole: pumpt eingedrungenes Wasser aus der Zelle
• Großkern: steuert Stoffwechselvorgänge
• Kleinkern: Bedeutung bei sexueller Fortpflanzung
• Zellmund/-after: Stoffaufnahme/-abgabe

Pflanzliche Einzeller

Beispiel: Euglena

Organisationsstufen

Einfache Vielzeller

Frühe Entwicklungsstadien

Vielzeller bilden sich durch Zellteilungen aus einer befruchteten Eizelle, einer Zygote. Zellteilungen bewirken eine Zelldifferenzierung, wodurch Gewebe, Organe und Organsysteme gebildet werden.

Entwicklungslinien im Tierreich

Wirbellose Tiere

Wirbellose Tiere unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht von Wirbeltieren. Im Folgenden sollen anhand der Hydra und anhand des Regenwurms verschiedene Aspekte aufgezeigt werden.

Hydra - Süßwasserpolyp

Vermehrung

Polypen können sich auf verschiedene Art und Weisen vermehren. Entweder erfolgt die Vermehrung ungeschlechtlich durch Knospung oder geschlechtlich, indem die Polypen als Zwitter Geschlechtszellen befruchten.

Ökologie

Typische Hohltiere besitzen einen Generationenwechsel: Den festsitzenden Polypen stehen die freischwimmenden Medusen gegenüber. Sie sind meist Meerestiere, wie z. B. Quallen, Korallen und Blumentiere.

Der Regenwurm

Regenwürmer gehören zum Stamm der Ringelwürmer. Sie sind an den Boden angepasste Feuchtlufttiere.

Gliederung

Regenwürmer sind aus einzelnen, nahezu gleichartigen Ringen (= Segmenten) aufgebaut. Die Segmente besitzen dabei Ganglien, Borsten, Ausscheidungsorgane und weitere lebensnotwendige Organe:

Aufbau und Fortbewegung

Der Regenwurm bewegt sich durch wellenförmige Bewegungen – verursacht durch den Haut-Muskel-Schlauch – vor. Die vier Chitinborstenpaare pro Segment dienen als „Steigeisen“. Die Bewegung besteht aus zwei Phasen:

• Verkürzen des Körpers durch Kontraktion der inneren Längsmuskulatur
• Verlängern des Körpers durch Kontraktion der äußeren Ringmuskulatur

Fortpflanzung

Regenwürmer sind Zwitter. Dies bedeutet, dass sowohl Eizellen als auch Spermien ausgebildet werden. Es findet jedoch immer eine Paarung mit gegenseitiger Befruchtung statt. Eine Schleimmanschette wird mit den besamten Eiern als Kokon abgelegt.

Ökologische Bedeutung

Auf einer Fläche von 1m² gibt es circa 100 bis 400 Regenwürmer. Sie fressen Gänge durch den Boden, wodurch dieser durchlockert und durchgelüftet wird. Sie beschleunigen auch die Zersetzung abgestorbener Pflanzenteile. Der Wurmkot („Humus“) enthält viele Mineralstoffe. Durch diese Punkte verbessern Regenwürmer die Bodenqualität.

Insekten

Insekten gehören zum Stamm der Gliederfüßer. Die Klasse der Insekten umfasst circa 1,5 Millionen bekannte Arten und bildet so die artenreichste Tiergruppe. Im Vergleich dazu gibt es nur etwa 50.000 Arten der Wirbeltiere.

Vielfalt

Die große Vielfalt der Insekten ist durch verschiedene Faktoren entstanden:

• Anpassung an verschiedene Lebensräume
• Anpassung an verschiedene Nahrungsquellen
• Anpassung an ihre Verhaltensweisen (Einzeltiere, Staatenbildung)
• Tarnung, Warnung, Täuschung

Bau eines typischen Insekts

5 Ober- und Unterschlundganglion
13 Darm
14 Rückenherz
15/18 Geschlechtsorgane
19 Bauchmark
20 Ausscheidungsorgane

Ein Insekt besteht aus mehreren „Teilen“:

• A) Kopf (Caput - 1 Segment): Augen, Fühler, Mundwerkzeuge
• B) Brust (Thorax - 3 Segmente):

1. 1 Beinpaar
2. 1 Bein- und Flügelpaar
3. 1 Bein- und Flügelpaar

• C) Hinterleib (Abdomen): 8-10 Segmente

Der Chitinpanzer

Bei Insekten liegen nicht wie bei den Wirbeltieren ein Innenskelett aus Knochen und eine Außenmuskulatur vor. Stattdessen besitzen sie ein Außenskelett aus Chitin sowie eine Innenmuskulatur.

Aufbau eines Segments

Die Beweglichkeit wird durch Gelenkhäute zwischen den Platten und zwischen den Segmenten gewährleistet. Das Exoskelett (Außenskelett) dient dabei als Schutz vor Verletzungen und Austrocknung.

Die Beine der Insekten

A Hüfte B Schenkelring C Schenkel D Schiene E Fuß (5 Segmente + Krallen)

Die starke Gliederung der Beine („Gliederfüßer“) bewirken, dass sie so gut beweglich sind. Dabei besitzen alle Insekten drei Beinpaare („Hexapoden“), die nur aus Chitinröhren bestehen, die wiederum durch Häute beweglich verbunden sind. Sie sind im Laufe der Evolution an die Lebensweise angepasst worden, so besitzt z.B. die Maulwurfsgrille eine Grabschaufel, der Grashüpfer Sprungbeine und Gottesanbeterinnen Fangbeine.

Flügel der Insekten

Die Flügel sind Ausstülpungen der Chitinhaut und sitzen an Gelenkhäuten zwischen der Rücken- und Bauchplatte. Die Bewegung ist eine sog. „indirekte Flügelbewegung“:

a Flügel c Quermuskel (Heber) d Längsmuskel (Senker)

Das Tracheensystem der Insekten

Bei den Insekten läuft die Atmung über flexible Röhren, die durch Chitinspangen verstärkt sind. Dieses Röhrensystem durchzieht den ganzen Körper. Die Luft gelangt durch Atemöffnungen (= Stigmen) in die Röhren. Ein Stigma ist durch Reusen mit Härchen verschließbar.

Das Ausatmen erfolgt, wenn die um die Tracheen liegenden Muskeln diese zusammendrücken. Das Einatmen entspannen sich die Muskeln, die elastischen Röhren dehnen sich wieder aus und der resultierende Unterdruck saugt Luft durch die Stigmen ein.

Das Insektauge - ein Komplexauge

• Chitinlinse: Schutz, Lichtbündelung
• Kristallkugel: Lichtbrechung und -bündelung
• Pigmentzellen: Abschirmung von Störlicht für die Einzelaugen
• Sehzellen, Sehstab: Lichtempfindlichkeit, Aufnehmen der Reize
• Nervenfortsatz: Reizleitung

Jedes Einzelauge sendet einen bestimmten Bildpunkt, einen Ausschnitt, an das Gehirn. Dort entsteht ein mosaikartiges Gesamtbild, das schärfer wird, je mehr Facetten das Insekt hat.

Das Strickleiternervensystem

Ein Ganglion ist ein Nervenknoten, d.h. eine Ansammlung von Nervenzellen. Ein Insekt hat verschiedene Arten davon:

• Oberschlundganglion (=Gehirn): Verarbeitet Informationen von Fühlern und Augen und steuert die Lebensvorgänge
• Unterschlundganglion: Steuert die Mundwerkzeuge
• Bauchmark (=Bauchganglion): Zwei Ganglien sind pro Segment strickleiterartig durch Nervenbahnen miteinander verbunden

Vergleich der „Baupläne“ von Insekten und Wirbeltieren

Die Honigbiene

Der Bienenstaat - Koordinaten der Arbeitsteilung

Die exakte Koordination und Regulation wird durch Wirkstoffe im Körper und den ständigen Austausch von Informationen zwischen den Tieren ermöglicht.

Pheromone

Zum einen sind Pheromone „Wirksubstanzen“ der Königin, der sog. „Nestgeruch“. Zum anderen produzieren die Arbeiterinnen Lockstoffe beim Sammeln und Warnstoffen bei Feinden.

Hormone

Hormone sind Körperwirkstoffe, die die Abfolge der Körperentwicklung und damit der verschiedenen Arbeiten regulieren.

Das Bienenjahr

Frühjahr

Zu dieser Zeit gibt es ein gutes Nahrungsangebot. Außerdem legt die sowohl Königin unbefruchtete Eier, aus denen Drohnen (männliche Bienen) schlüpfen, als auch befruchtete. Aus diesen schlüpfen Arbeiterinnen, die nicht begattet werden können, und eine Königin. Diese wächst in der Weiselzelle heran und wird mit „Gelee royale“, dem Futtersaft der Ammenbienen bis zur Verpuppung, gefüttert.

Die alte Königin verlässt dann mit etwa der Hälfte des Volkes und mit einem Teil des Vorrats den Stock und gründet einen neuen Bienenstaat. Die neue Königin unternimmt mit den geschlüpften Drohnen Hochzeitsflüge, wird dabei besamt und speichert die Spermien in ihren Spermientaschen.

Sommer

In diesem Zeitraum wird die Brut versorgt und Vorräte gesammelt. Außerdem finden „Stockarbeiten“ statt.

Herbst

In der sog. „Drohnenschlacht“ werden „überflüssige“ Drohnen aus dem Nest geworfen und verhungern dadurch. Die letzte Brut schlüpft.

Winter

Die im Herbst geschlüpften Arbeiterinnen leben etwa 4-5 Monate und überwintern mit der Königin als „Wintertraube“. Dabei wird aktiv überwintert, d.h. der Brennstoffvorrat Honig wird gefressen, durch die Verdauung wird Muskelbewegung und somit Wärme ermöglicht.

Die Tanzsprache der Bienen

Der österreichische Zoologe Karl von Frisch (1886-1982) befasste sich stark mit dem Verhalten von Honigbienen. 1972 erhielt er hierfür den Nobelpreis, weil er aufzeigte, wie sich die Bienen untereinander verständigen.

Futterquelle näher als 50m vom Stock entfernt

Werden Bienen innerhalb dieser Entfernung fündig, führen sie einen Rundtanz auf und benachbarte Bienen folgen diesem.

Die Futterquelle im Umkreis wird näher definiert, indem die anderen Bienen gefüttert werden und Duftsignale abgegeben werden. So erkennen die Insekten, dass es sich z.B. um einen Kirschbaum handelt und können diesen anfliegen.

Futterquelle weiter als 100m vom Stock entfernt

Kehren die Sammlerinnen zurück zu ihrem Bienenstock, führen sie den Schwänzeltanz auf der senkrechten Wabe auf. Dabei werden den umliegenden Bienen diverse Informationen übermittelt:

• Senkrecht nach oben = in Richtung der Sonne
• Länge der Schwänzelgerade = Entfernung zum Stock
• Häufigkeit der Wiederholungen = Ergiebigkeit
• Duft und Füttern = Art der Quelle

Insekten im Naturhaushalt

Beispiel: Borkenkäfer

Borkenkäfer, wie z.B. der „Buchdrucker“ sind circa 2-3mm groß und Baumrindenbewohner der Fichte. In trockenen Sommern gibt es 2-3 Generationen. Sie befallen normalerweise kränkelnde, gebrochene bzw. geworfene Fichten und sorgen so im „Urwald“ für den Abbau und Umbau des toten organischen Materials. Borkenkäfer sind damit nützliche Tiere.

Der natürliche Feind des Käfers ist u.a. der Buntspecht. Durch diesen entsteht ein biologisches Gleichgewicht, wodurch keine weitreichenden Schäden an der Umwelt verursacht werden.

Käfer-Kalamitäten

Diese Käfer-Schäden (lat. calamitas = Schaden) an Pflanzenkulturen werden durch eine Massenvermehrung von „Schädlingen“ hervorgerufen.

Eine häufige Ursache sind Monokulturen, wie Fichtenwälder oder Kartoffelfelder. Die Pflanzen werden durch sauren Regen geschwächt, Stürme werden ganze Bestände und die Borkenkäfer vermehren sich rasant. Dadurch wird dieser zu einem „Schädling“.

Es gibt verschiedene Arten der Bekämpfung:

• Chemische Mittel (Insektizide)
• Lockfallen (mit Sexuallockstoffen)
• Schälen gefällter Bäume
• Schutz natürlicher Feinde (Bruthöhlen, Spechtbäume, Mischwälder etc.)

Möglichkeiten der „Schädlings“bekämpfung am Beispiel der Blattläuse

Insekten als Krankheitsüberträger

In Mitteleuropa

Die Mücke ist in Deutschland verbreitet. Das Männchen saugt nur Pflanzensäfte, während das Weibchen sich von Blut ernährt, da dies für die Eierentwicklung notwendig ist. Sie legt dann zwischen 100 und 300 Eier an der Wasseroberfläche ab.

Die Larven hängen kopfüber im Wasser und atmen über verschließbare Atemöffnungen am Hinterleib. Sie reinigen Gewässer und dienen als Fischnahrung.

In den Tropen/Subtropen

Durch die Anopheles (Stechmücken) wird beim Blutsaugen der Malariaerreger Plasmodium (tierischer Einzeller) übertragen. Weltweit erkranken pro Jahr ca. 250 Millionen Menschen an Malaria, wovon etwa 1 Millionen sterben. In Deutschland gibt es wegen der vielen Fernreisen 1000 Fälle pro Jahr.

Maßnahmen gegen die Mücke

Gegen die Mücken helfen

• Antimückensprays,
• Fliegengitter,
• das Meiden von Sumpfgebieten sowie das Trockenlegen solcher und
• z.B. das heute verbotene Insektizid DDT.

Maßnahmen gegen Malaria

Gegen diese Krankheit helfen

• Impfstoffe
• Medikamente

Evolution

Überblick

Erklärungstheorien für den Artenwandel

Lamarckismus

Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) war Professor für Botanik, untersuchte den Aufbau von Pflanzen und erkannte eine natürliche Beziehung zwischen Gruppen und Arten. Er formulierte den Satz „Lebewesen steigen im Laufe der Erdgeschichte eine Stufenleiter empor!“, an deren höchster „Sprosse“ Gott stand.

Die Ursache für den Artenwandel sah er im „Streben nach Vervollkommnung“. Demnach werden Organe oder Körperteile durch Benutzung bzw. Nichtbenutzung weiter verfeinert bzw. gehen verloren. Diese erworbenen Eigenschaften werden an die Nachkommen vererbt.

Seine Vermutungen sind jedoch falsch.

Darwinismus

Charles Darwin (1809-1882) war ein Sohn reicher Eltern und studierte u.a. Theologie, Medizin und Naturwissenschaften. Er nahm an einer Forschungsreise auf dem englischen Vermessungsschiff Beagle teil und besuchte auch die Galapagos-Inseln.

1859 veröffentlichte er seine Abstammungstheorie: „The origines of species by means of natural selection“ („Die Entstehung der Arten durch natürliche Zuchtwahl (Selektion“)). Dabei prägte er wichtige Begriffe:

• Überproduktion an Nachkommen
• Konkurrenzkampf um natürliche Ressourcen
• Variabilität der Eigenschaften der Nachkommen
• Natürliche Auslese: Bevorzugte bekommen mehr Nachkommen; dadurch werden bevorzugte Eigenschaften häufiger vererbt
• Die Eigenschaften werden immer durch die momentanen Umweltbedingungen selektiert, d.h. die Evolution ist nie beendet

Hinweise auf die Evolution

Die Paläontologie ist die Wissenschaft von den Überresten der Floren und Faunen (Tier- und Pflanzenwelten) vergangener Erdzeitalter.

Fossilien

Unterschiedliche Ablagerungen bilden unterschiedliche Schichten. Die Erdzeitalter sind nach diesen benannt und man kann in ihnen z.B. Einschlüsse, Abdrücke, Versteinerungen, Sedimente, Überreste von Lebewesen und auch Mumien entdecken.

Weitere Hinweise

Keimesentwicklung

Während der Embryonalentwicklung werden bestimmte Strukturen der Stammesgeschichte in bestimmten Stadien ausgebildet bzw. angedeutet. So besitzt der Mensch im ersten Monat Beugefalten („Kiemenfalten“), im zweiten eine Milchdrüsenleiste und nach circa 4,5 Monaten „Wolfshaar“ (Lamugo) am ganzen Körper.

Atavismen

Sind Elemente, die während der Embryonalentwicklung auftauchen und in dieser normalerweise wieder zurückgebildet werden, bleiben bestehen.

Rudimente

Sind Überbleibsel der Stammesgeschichte, die heute funktionslos sind bzw. neue Aufgaben übernommen haben. Beim Menschen hat z.B. der Blinddarm die Funktion der Immunabwehr anstelle der Verdauung von Zellulose übernommen.

Altersbestimmung bei Fossilien

Es gibt verschiedene Methoden um das Alter von Überresten zu bestimmen:

• Leitsedimente
• Leitfossilien
• ¹⁴C-Methode bzw. C14-Methode:
  Man nutzt hier die Neigung schwerer Isotope, in kleinere Bruchstücke zu zerfallen. Dabei tritt radioaktive Strahlung auf, die nach der Halbwertszeit nur halb so stark ist. Bei dem ¹⁴C-Isotop beträgt diese 5700 Jahre.

Entwicklung der Wirbeltiere – Brückentiere

Allgemeines

Brückentiere sind Lebewesen, die Merkmale mehrerer Tiergruppen in sich vereinigen und eine Übergangsform zwischen der älteren und jüngeren Tiergruppe darstellen. Sie bilden die „connecting-links“ bzw. „missing-links“.

Beispiele

Ein Beispiel ist der Quastenflosser, der den Übergang zwischen Fischen und Amphibien bildet. Des Weiteren ist z.B. der Archaeopteryx, der ein Brückentier zwischen Reptilien und Vögeln darstellt.

Der Archaeopteryx lebte wahrscheinlich auf Bäumen bzw. Felsen. Die freien Finger dienten zum Klettern, der Flügel und lange Schwanz zum Gleiten, da er nicht aktiv flog.

Übersicht zur Entstehung der heutigen Tiergruppen

Bauplanvergleiche

Um die Verwandtschaft von Lebewesen bestimmen zu können, vergleicht man deren Baupläne.

Homologe Merkmale

Die homologen Merkmale sind Abwandlungen eines Merkmals, die auf einen Grundbauplan eines gemeinsamen Vorfahren zurückzuführen sind, z.B. die Vorderextremitäten aller Wirbeltiere.

Analoge Merkmale – Analogie

Die Analogien (griech. analogos = entsprechend) sind Merkmale, z.B. Organe, mit gleicher Funktion, aber unterschiedlichen Grundbauplan, d.h. unterschiedlichen Vorfahren. Beispiele dafür sind u.a.:

• Kameraauge: Säugetiere - Tintenfisch
• Grabschaufel: Maulwurf - Maulwurfsgrille
• Flügel: Insekten - Vögel

Unter Konvergenz versteht man die Ansammlung von Analogien als Anpassung an einen gemeinsamen Lebensraum, z.B. die Stromlinienform der im Wasser lebenden Wirbeltiere.

Quellen

0. Bakterien
1. ↑http://www.mallig.eduvinet.de, Hans-Dieter Mallig
0. Eukaryoten
1. ↑https://commons.wikimedia.org, Bertelsmann BKK
2. ↑https://commons.wikimedia.org, Magnus Manske/Dietzel65
3. ↑https://commons.wikimedia.org, Eta
4. ↑http://www.william-hogarth.de, Georg Olms
0. Insekten
1. ↑https://commons.wikimedia.org, Piotr Jaworski
2. ↑https://commons.wikimedia.org, Siga/Carstor
3. ↑https://commons.wikimedia.org, Siga
4. ↑http://static.cosmiq.de/.../c9793e12885c611eb5fb4471b82fa961_1_orig.jpg
5. ↑https://commons.wikimedia.org, Jüppsche