Biologie (Subject) / E u B Tiere 2 (Lesson)

Ergänzung zu vorgegebenen Karten VL1, angefangen mit Script 1 und angefangen mit Kükenthal zu Cnidaria

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• Wirtschaftliche Bedeutung der Porifera Badeschwämme (kann das 25fache seines Gewichtes an Wasser aufnehmen, keine Spicula, sehr selten) Gewinnung pharmazeutisch interessanter Substanzen (Antibiotika, Cytostatika, AIDS- Bekämpfung, Malaria- Bekämpfung) Toxine (Terpene, Sterole)
• Autapomorphie der Eumetazoa Echte Epithelien (= Abschlussgewebe; Schichtenförmige Zellverbände, die über apikale Zell- Zell- Verbindungen und eine basale Matrix nach innen hin verfügen, dadurch Entstehung eines Darmsystems zur extrazellulären Verdauung und Kontrolle des Innenmilieus - Homöostase)  
• Lebenszyklus der Cnidaria- Gattung (Obelia) Gründerpolyp bildet duch Knospung (asexuell) einen Polypenstock mit Polypen unterschiedlicher Gestalt (Polymorphismus) zur Arbeitsteilung Geschlechtspolypen bilden duch Sprossung (asexuell) die Medusen (Wechsel zwischen asexueller und sexueller Generation = Metagenese) Medusen bilden Eizellen und Spermien (haploide Phase), es kommt zur Befruchtung Aus der Zygote entwickelt sich die Planula- Larve, die sich festsetzt und zum Polypen entwickelt.
• Hydrozoa ca. 3200 Arten überwiegend marin, aber auch Süßwasserarten (z.B. Hydra spec.) Polypen mancher Arten koloniebildend z.B. Obelia spec.; Siphonophora (Staatsquallen) meist sowohl Polypen- als auch Medusenstadien Hydra: keine Meduse, kein Larvenstadium, sondern direkte Entwicklung der Zygote zum Polypen
• Hydra bei guter Ernährung: Knospung; bei Hunger: Geschlechtszellen; unter extremen Bedingungen: ein einziges von einer Hülle (Oothek) umgebenes Ei, aus dem ein kleiner Polyp schlüpft Es gibt getrenntgeschlechtliche und zwittrige Hydra- Arten Hydra vulgaris (Hydridae): in Deutschland weit verbereitet im Süßwasser, an Wasserpflanzen Hydra viridissima: Einlagerung symbiontischer Algen (Zoochlorellen)
• Obelia Obelia geniculata in Nord- und Ostsee, Mittelmeer, Atlantik Polypenstock ca. 4 cm hoch Meduse nur wenige mm groß, Velum fehlt
• Obelia - Polyp Einzelpolypen gliedern sich in Köpfchen (Hydranth) und Stiel (Hydrocaulus), der von einer Hülle (Periderm) umgeben ist. Diese Peridermhülle erweitert sich zu Bechern (Hydrothecae), die die Hydranthen umgeben. Differenzierung in Nährpolyp (Gasterozooid) und Geschlechtspolyp (Gonozooid). Hier als sog. Gonangium von Periderm, der Gonotheca, umhüllt. siehe Bild 1
• Scyphozoa (Scheiben- oder Schirmquallen) ca. 230 Arten ausschließlich marin Polypen wenige mm klein, Medusen bis zu 2 m Durchmesser was landläufig als Quallen bezeichnet wird, sind meist Scyphozoa
• Entwicklungszyklus von Scyphozoa larvenartiger Poloy wandelt sich zur Strobila Scyphomedusen werden durch Querteilung von der Strobila abgeschnürt (Strobilation) Die getrenntgeschlechtlichen Medusen sind die dominierende Form bei den Scyphozoen durch geschlechtliche Fortpflanzung entstehen Planula- Larven, die sich zum Polypen weiterentwickeln Es gibt Arten mit polypenförmigen, festsitzenden Scphomedusen (Stauromedusae). Bei manchen Arten fehlt das Polypenstadium völlig. Es entsteht dann aus der Planula gleich eine junge, freischwimmende Meduse.
• Bauplan der Scyphomeduse der Schirm wird in erster Linie von der stark ausgeprägten zellarmen Mesogloea gebildet Rhopalien: (Licht-) Sinnesorgane (meist 8) am Rand der Scheibe
• Cubozoa (Würfelqualle) Nur ca. 20 Arten bekannt Polyp winzig Vorkommen: tropische und subtropische Meere 4 Rhopalien mit Becher- oder Linsenaugen (guter Lichtsinn - positive Phototaxis) z.B. Chironex fleckeri (Seewespe) Strandsperrung bei massenhaftem Auftreten, Cardiotoxin sorgt für Herz- Kreislaufversagen
• Anthozoa (Korallen- oder Blumentiere) keine Meduse! Polyp bildet Gameten (Fehlen der Meduse ist wahrscheinlich ursprünglich, d.h. Anthozoa sind Schwestergruppe aller anderen Cnidaria (siehe Stammbaum), weilche die Meduse erst nach der Abspaltung von den Anthozoa entwickelten) Nesselzellen mit Flagellum (Cilie) statt Cnidocil mit 5600 Arten das artenreichste Cnidaria- Taxon rein marin (bis auf einige wenige Brackwasser- tolerante Arten)
• Hexacorallia (Anthozoa) 6, 12, oder Vielfaches von 12 Tentakeln Solitär oder in Kolonien oder Tierstöcken vielfältige Wachstumsformen Besitzen zusätzlich zu den Cniden noch Klebkapseln (Spirocysten) z.B. Seeanemonen bilden auch Symbiosen mit Clownsfischen
• Voraussetzungen für Riffbildung relativ hohe Temperaturen und viel Licht
• Gründe für Korallenbleiche (coral bleaching) Temperaturerhöhung (global warming) Nahrungsmangel durch reduziertes Zooplankton (Überfischung) Hohe Sonneneinstrahlung (insb. UV) Sedimentation Pathogen- Infektion Veränderungen der Wasserchemie (insb. Versauerung)
• Coelenterata (Hohltiere) oder Radiata paraphyletische Gruppe (umfasst Cnidaria und Ctenophora) Gemeinsamkeiten sind plesiomorph (schon vor dieser Linie entstanden): diploblastischer Bau: 2 Epithelien (Epi- und Gastrodermis) plus ECM (Mesogloea); Radiärsymmetrie Aber: Klebzellen und Nesselzellen sind nicht homolog Ctenophora hat Darmtrakt mit Mund und 2 Analporen und echte Muskelzellen
• Ctenophora (Rippenquallen) ca. 100 Arten weltweit in Meeren regional bedeutender Anteil der Plankton- Biomasse kann z.T. als unerwünschter Beifang Fischernetze verstopfen Bsp: Seestachelbeere, z.T. zahlreich in Nordsee; Meerwalnuss
• Meerwalnuss (eine Rippenqualle) invasive Art: urspr. subtropisch, 1982 erstmals im Schwarzen Meer, starke Vermehrung, 2006 erstmals in Ostsee entdeckt, Verbreitung wohl über Ballastwasser von Schiffen
• Cephalisation Kopfbildung: Kopfende- cranial, vorne (=anterior) Schwanzende- caudal, hinten (=posterior) -->gerichtete Fortbewegung
• Burgess Shale Fauna Burgess Shale in den Rocky Mountains ist Fundort zahlreicher sensationeller bilateralsymmetrischer Fossilien aus dem Kambrium, von denen einige rezenten Tierstämmen zugeordnet werden konnten, andere nicht
• Kambrische Explosion Im Kambrium entstanden plötzlich in < 50 Mio. J praktisch alle heute existierenden Tierstämme. Vorher nur Porifera, Cnidaria, Ctenophora, keine Bilateria. Molekulare Uhren legen allerdings nahe, dass die Aufspaltung der Taxa bereits viel eher erfolgte. Evtl. haben die Tierstämme als kleine larvenähnliche Organimen gelebt, bevor sie morphologisch divergierten. Gründe für die Kambrische Explosion: Massenaussterben der Ediacara- Fauna aufgrund von Umweltbedingungen; Sauerstoffgehalt der Atmosphäre stieg an
• Autapomorphien der Bilateria Triploblastischer Bau Zwischen Ektoderm und Entoderm kommt ein drittes Keimblatt hinzu: das Mesoderm. Darin kann eine sekundäre Leibeshöhle entstehen: das Coelom
• Deuterostomier Urmund wird zum After, Mund entsteht neu Enterocoel: Coelom bildet sich aus Aussackungen des Urdarms
• Protostomier Urmund wird zum Mund, After entsteht neu Schizocoel: Coelom (falls vorhanden) bildet sich im Mesoderm.
• Arten von Leibeshöhlen Acoelomat (z.B. Plathelminthen, Plattwurm) Leibeshöhle zwischen Darm und Körperwand fehlt, bzw. ist mit Zellen (Parenchym) gefüllt. Pseudocoelomat (z.B. Nematode, Fadenwurm) Flüssigkeitsgefüllte Leibeshöhle: Pseudocoel, nur teilweise mesodermal ausgekleidet. Eucoelomat (z.B. Anneliden, Ringelwurm) Echtes Coelom: vollständig mesodermal ausgekleidete sekundäre Leibeshöhle. In traditonellen Stammbäumen werden Phylogenetische Einteilungen aufgrund von Leibeshöhlen vorgenommen, was aber Fragen offen lässt.
• Phylogenetische Position der Arthropoda (Gliederfüsser) Früher und Heute. Früher: „Articulata“ Hypothese- Basierend auf morphologischen Parametern (Segmentierung, Extremitäten)- Gruppiert Arthropoda mit Annelida zu Articulata (Gliedertiere) Heute: „Ecdysozoa“Hypothese- Basierend auf molekularen Daten- Gruppiert Arthropoda mit Nematoda zu Ecdysozoa (Häutungstiere)
• Artenvielfalt der Arthropoda ca. 1 Million Arten bekannt, vermutlich aber viele Millionen gemessen an der Artenvielfalt und Individuenzahlen der erfolgreichste Tierstamm (etw. 85% aller Arthropodenarten sind Insekten!) kommen in nahezu allen Lebensräumen vor
• Bauplanmerkmale der Arthropoda hartes, segmentiertes Exoskelett (=Cuticula aus α- Chitin und Proteinen) - mechanischer Schutz, wasserundurchlässig, bietet Ansatzstellen für Muskulatur, aber auch hohes Gewicht, ein Grund für die begrenzte Größe), Wachstum erfordert Häutung unter hohem Energieaufwand und Gefahr Primäre und sekundäre Leibeshöhle (Coelom) verschmelzen zur tertiären Leibeshöhle (Mixocoel) Blut und Körperflüssigkeiten vermischt (Hämolymphe) offenes Gefäßsystem
• Segmentierung (Metamerie) der Arthropoda - Körper ursprünglich aus gleichartigen Segmenten aufgebaut (= homonome Segmentierung)homonome Segmente (= Metamere) mit Extremitätenanlagen - sekundär einzelne Segmente dann unterschiedlich gestaltet (= heteronome Segmentierung)und zu verschiedenen Körperabschnitten (= Tagmata) zusammengefasst, aus den Extremitätenanlagen werden gegliederte Extremitäten (Arthropoda = Gliederfüßer), Organe sind auf bestimmte Körperabschnitte konzentriert, Kopf mit hoch entwickelten Sinnesorganen und Mundwerkzeugen
• Tracheen (=Luftatmungsorgane) der Arthropoda - Einstülpungen der Körperoberfläche, innen mit Cuticula ausgekleidet- im Körperinnern stark verzweigt (Tracheolen)- Öffnungen nach außen (Stigmata) sind verschließbar (Reduktion Wasserverlust)- Atmung erfolgt teilweise aktiv, da Tracheen kontrahiert werden können (bis vor wenigen Jahren dachte man: O2-transport erfolgt ausschließlich durch Diffusion)
• Malphigische Gefäße (= Exkretionsorgane) der Arthropoda - gehen extrem sparsam mit Wasser um- bestehen aus ektodermalen Schläuchen, die im Enddarm münden- nehmen Stoffwechselendprodukte aus dem umgebenden Mixocoel auf, wandeln sie um (Primärharn) und führen sie dem Enddarm zu.
• Hemimetabol/ Holometabol Hemimetabol: (Heuschrecken, Wanzen) Larve den Adulten (Imagines) ähnlich, werden mit jeder Häutung ähnlicher.Holometabol: (Schmetterlinge, Fliegen) Larve den Imagines unähnlich, mit Puppenstadium und Metamorphose.
• Molekulare Phylogenie Verwendung molekularer Daten für die Rekonstruktion der Abstammungsverhältnisse (Phylogenie): - Proteine: Aminosäure- Abfolge (=Sequenz) - DNA: Nucleodid- Abfolge (=Sequenz) Verwendet werden die in den jeweiligen Arten fixierten Mutationen (= Substitutionen)
• Orthologe/ Paraloge Gene Orthologe  = homologe Gene in verschiedenen Arten, geeignet für die Rekonstruktion von Stammbäumen Paraloge  = homologe Gene in derselben Art
• Was spricht für die Articulata- was für die Ecdysozoa- Hypothese? Für Articulata spricht: - traditionelle Phylogenie - Segmentierung (Metamerie): identische Bildung und Anatomie der Segmente - Strickleiternervensystem - wären Annelida und Arthropoda nicht in einer Gruppe, würde das bedeuten, dass die Segmentierung zweimal unabhängig voneinander entstanden sein muss   Für Ecdysozoa spricht: - molekulare Phylogenie - 3- schichtige Cuticula (mit Chitin) - Häutung (ausgelöst durch Ecdyson)   Grundsätzlich gilt: Stammbäume sind Hypothesen, weitere Daten sind erforderlich um diese zu widerlegen oder zu erhärten.
• Fortbewegung der Nematoda alle: Körperkrümmungen (schlängeln) in der Dorsoventralebene Stemmschlängeln (am häufigsten, bei frei lebenden und parasitären Nematoden, z.B. Haemonchus contortus (Parasit)) Spannerraupenartiges Kriechen (bei Metepsilonema sp. (marin)) Stelzen auf Rückenborsten (Desmoscolex (meist marin))
• Nematomorpha (Saitenwürmer) ca. 320 Arten 10-50cm, manchmal bis 150cm lang, aber nur 1-3 mm dünn Parasiten von Süsswasser- und Landinsekten, Adulte an Seeufern, in Bächen, etc. Paarung verknäuelt, z.T. zu Hunderten (daher der Name Gordius von Gordischer Knoten) 5 Arten (Nectonematoida) in Krebsen, Adulte im Meer manipulieren das Verhalten ihres terrestrischen Wirtes, um ins Wasser zu gelangen  
• Loricifera (Kosetttierchen) > 200 Arten, erst 1983 entdeckt 0,2- 0,4 mm klein Rumpf von Lorica (Korsett) umgeben ausstülpbares Introvert marin: an Sandkörner angeheftet
• Kinorhyncha (Stachelrüssler) > 150 Arten, 1841 entdeckt 0,2- 1mm klein marin, Meeresboden, Sandlückensystem, Tiefsee bis Küste
• Cycloneuralia Cycloneurale Nervensysteme Mund liegt frontal (=terminal) und nicht (wie bei anderen Bilateria) zur Ventralseite verschoben
• Priapulida (Priaps- oder Rüsselwürmer) 20 rezente Arten, fossil mehr, vielgestaltig 0,2- 40 cm lang marin: Sandlückensysteme, Schlick benannt von Linné nach Priapus (griech. Fruchtbarkeits- Gott)
• Onychophora (Stummelfüßer) 180 Arten schlechter Verdunstungsschutz - benötigen hohe Luftfeuchtigkeit ähneln evtl. ursprünglichen Arthropoden lebende Fossilien
• Tardigrada (Bärtierchen) ca. 600 Arten 0,1 - 0,5 mm klein Lebensräume: Meeresboden (Sand), Seen, Wasserfilme auf Pflanzen, Moos Ruhestadien überleben 10 Jahre Austrocknung
• Euarthropoda über 1 Million Arten (2 von 3 Arten!) besiedeln alle Lebensräume sehr unterschiedliche Formen z.T. staatenbildend (z.B. Bienen, Ameisen, Termiten)
• Hox- Gene Homöotische Gene: Segentspezifische Gene Enthalten ca. 180 Basenpaare langen Abschnitt, die Homöobox, diese bindet an regulatorische Bereiche anderer Gene, die die passende Erkennungssequenz enthalten und aktiviert oder reprimiert deren Expression Homöotische Mutationen führen dann zu veränderter Morphologie
• Forschungsrichtung Evo- Devo = Evolution und Development (Evolutionäre Entwicklungsbiologie) Schlüssel zum Verständnis der Evolution von Bauplänen (Makroevolution) liegt in der Evolution der Steuerung der Entwicklung Modulares Prinzip (Baukasten- Prinzip): Organismus bestehend aus veränderbaren/ kombinierbaren Bausteinen, die Teil einer größeren Einheit sind
• Komplex- oder Facettenaugen Auge aus dicht stehenden Einzelaugen (Ommatidien). Bei Spinnentieren, Krebsen und v.a. Insekten.
• Mixocoel Coelom löst sich während der Embryonalentwicklung auf Coelomreste: Gonaden mit ihren Ausführgängen und Sacculi der Nephridien Folge: offenes Kreislaufsystem
• Immunsystem bei Arthropoda Wundverschluss und Eiinkapselung von Parasiten durch Sklerotisierung (Cuticula- Bildung) Fettkörper und Haemocyten (Blutzellen) produzieren antimikrobielle Substanzen Phagocytose von Bakterien durch Haemocyten
• Autapomorphien der Arthropoda Cuticula (und Fehlen äußerer Bewegungscilien) wurde ehemals als Autapomorphie der Arthropoden gesehen, jetzt Autapomorphie der Ecdysozoa Cephalisation mit Komplexgehirn Mixocoel (Haemocoel)

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