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210 Cards in this Set
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In welche Hauptgruppen unterteilte Aristoteles seiner Zeit die Zoologie, welchen heutigen Gruppen entsprechen diese?
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Blutführende Tiere = Vertebraten (Wirbeltiere)
Blutlose Tiere = Invertebraten (Wirbellose Tiere) |
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Was war die revolutionäre Erkenntnis von Carles Darwin?
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Das natürliche System basiert auf Abstammung,
Arten sind veränderlich (auch heute noch). Evolution ist die Ursache der Biodiversität. Entstehung der Artenvielfalt durch natürliche Zuchtwahl. |
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Darwin: Welche Beobachtungen führten zu der Folgerung "struggle for life" (Kampf ums Dasein)?
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1. Hohes Fortplanzungspotential der
Individuen 2. Populationsgrößen bleiben stabil 3. Ressourcen sind begrenzt |
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Darwin: Welche Beobachtungen führten zu der Folgerung "Natürliche Selektion führt zu einem graduellen Wandel in der Population und zur Entstehung neuer Arten"?
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1. Individuen einer Art variieren.
2. Variation ist z.T. erblich. 3. Überleben und Reproduktion sind nicht zufällig, sonder hängen von der (erblichen) Umweltanpassung ab. |
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Wie kann Selektion wirken?
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gerichtet: ein Typus wird bevorzugt
disruptiv: zwei entgegengesetzten Typen werden bevorzugt, es kann zur Aufspaltung in zwei Arten kommen stabilisierend: mittlere Phänotypen werden bevorzugt, die Variation nimmt ab |
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Welche Möglichkeiten der Artbildung gibt es?
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Anagenese (Artwandel)
Divergenz = Kladogenese (Artaufspaltung) |
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Was ist die Definition einer Art?
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Mitglieder einer Populationen, die sich unter natürlichen Bedingungen untereinander fortpflanzen oder potenziell fortpflanzen könnten.
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Artaufspaltung
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Evolution einer reproduktiven Isolation innerhalb einer Stammart, was
schließlich zu zwei Folge-Arten führt. Entscheidend ist also die Auftrennung des Genpools der Stammart. |
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Welche Muster der Artbildung gibt es?
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Allopatrische Artbildung
findet in geographisch getrennten Populationen statt. Unterschiedliche Selektionsdrücke führen zur Fixierung unterschiedlicher Allele; schon bei geringem Genfluss zwischen den Populationen ist eine Trennung der Genpools unwahrscheinlich Sympatrische Artbildung erfolgt in geographisch überlappenden Populationen |
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Flaschenhals- Effekt
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Verlust von (insbes. seltenen) Allelen durch Zufallseffekte v.a. in kleinen Populationen führt zu Divergenz von Populationen
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Gründereffekt
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Einige wenige Individuen überwinden eine (geographische) Barriere, zufällige genetische Unterschiede zur Ausgangspopulation werden so manifestiert.
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Welche Fortpflanzungsbarrieren gibt es?
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Präzygotisch
• Räumliche Isolation (z.B. verschiedene Habitate) • Zeitliche Isolation (z.B. verschiedene Fortpflanzungszeiten) • Mechanische Isolation (z.B. unterschiedliche Fortpflanzungsorgane) • Gametische Isolation (z.B. unterschiedliche chemische Signale von Spermien und Eizellen) • Verhaltens.Isolation (z.B. Präferenz für Partner der eigenen Art --> siehe sexuelle Selektion) Postzygotisch • Anomalie der Hybridzygoten (z.B. Absterben der Zygoten während der Entwicklung) • Unfruchtbarkeit der Hybriden (z.B. Hybride zw. Esel und Pferd) • Verringerte Lebensfähigkeit der Hybriden |
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Sexuelle Selektion
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Merkmale die scheinbar nicht mit natürlicher Selektion erklärbar sind entstehen durch die Bevorzugung von Partnern mit solchen Merkmalen.
Kann zu reproduktiver Isolation führen und ist somit ein wichtiger Prozess der Artbildung --> möglicherweise auch sympatrische Artbildung |
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Sympatrische Artbildung durch ökologische Anpassung
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Benthisch: Fressen Invertebraten in der Uferzone.
Limnetisch: Fressen Plankton im Freiwasser. --> reproduktiv getrennt, also verschiedene Arten |
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Homologien
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Merkmale (Anatomische Strukturen, Verhaltensmuster, DNA- Sequenzen...), die Arten von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt haben.
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Konvergenz (Analogien)
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konvergente (analoge) Merkmale sind ähnlich, jedoch nicht aufgrund von gemeinsamer Abstammung.
Sie entstanden unabhängig voneinander aufgrund von ähnlichem Selektionsdruck (Homoplasie) oder sie sind von einem abgeleiteten zu einem ursprünglichen Zustand zurückgekehrt (Reversion). |
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Parsimonie
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versucht die einfachste Erklärung zu finden, d.h. diejenige, die mit möglichst wenigen evolutiven Schritten (Merkmals- Veränderungen) auskommt.
Problem: die sparsamste Erklärung ist nicht immer die richtige! Lösung: Merkmale genau anschauen (ob es sich um Homologien handelt) und/ oder viele Merkmale mit einbeziehen |
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Synapomorphie
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ein der Gruppe gemeinsames abgeleitetes Merkmal
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Plesiomorphie (ursprüngliches Merkmal)
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ursprüngliches Merkmal (Ggs. zu Synapomorphie)
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Monophyletische Gruppe und Beispiel
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Stammart und alle davon abstammenden Arten
Begründet durch Synapomorphien (gemeinsame, abgeleitete (homologe) Merkmale) Beispiel: Säugetiere begründet durch die Synapomorphien: Milchdrüsen u.a. |
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Paraphyletische Gruppe und Beispiel
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Stammart und einige, jedoch nicht alle davon abstammenden Arten
Begründet durch Plesiomorphien (ursprüngliche Merkmale) Beispiel: Reptilia, sind eine Paraphyletische Gruppe (Vögel werden ausgeschlossen) |
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Polyphyletische Gruppe und Beispiel
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Abkömmlinge verschiedener Linien
Begründet durch Konvergenzen (Analogien; also Merkmale die sich ähneln, aber nicht aufgrund gemeinsamer Abstammung) Beispiel: Warmblüter: Mamalia und Aves; Protozoen |
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Welche Schwierigkeit besteht bei der Einteilung in Mono-, para- und polyphyletische Gruppen?
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wir können nur heute existierende Arten verwenden, die Stammart bleibt also i.d.R. hypothetisch (außer es gibt Fossilien)
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Welche Eigenschaften haben Eukaryoten im Vergleich zu Prokaryoten?
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Zelle kann sehr viel größer werden (Oberfläche- Volumen- Verhältnis)
Kompartimentierung Endosymbiose ermöglicht Stoffwechsel-Vielfalt |
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Wesentliche Bauplanmerkmale von Cnidaria (sowohl Polyp, als auch Meduse)
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Epithelien: Epidermis (ektodermal, außen), Gastrodermis (entodermal, innen) mit Drüsenzellen. Dazwischen bindegewebsartige Gallertschicht
Innenraum: Gastralraum mit 2 Funktionen: Verdauung (extrazellulär) und Verteilung der Nährstoffe --> Gastrovaskularsystem Nervennetz (einfaches Netz ohne Zentralisierung, erlaubt die Koordination von Bewegungen) |
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Autapomorphien der Cnidaria
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Cnidocyten (=Nematocyt, Nesselzellen) Kapsel explodiert bei Reizung des Cnidocils (Cilium und Mikrovilli-Kranz), kann auch Panzerungen duchbrechen, Tubulus mit Gift gefüllt
typisches Polypenstadium |
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Wie pflanzen sich Cnidaria fort?
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Hydra magnipapillata (Süßwasserpolyp): asexuell- Knospung, sexuell- Gametenbildung (keine Meduse sekundär reduziert)
Obelia geniculata (Mariner polypenstock): asexuell- Knospung, sexuell- Medusen (Metagenese) |
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Wichtige Apomorphien der Bilateria. (im Zusammenhang mit Nematoda)
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Bilateralsymmetrie (neue Körperlängsachse) häufig mit Cephalisation (Kopfbildung) verbunden
Mesoderm (drittes Keimblatt) beteiligt an der Bildung vieler innerer Organe und an der Bildung von echtem Muskelgewebe (Grundlage für die Bildung eines Coeloms (sekundäre Leibeshöhle)) |
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Coelom
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sekundäre Leibeshöhle
Flüssigkeitsgefüllter Hohlraum zwischen Ektoderm und Entoderm, der vollständig von mesodermalem Gewebe umgeben is |
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Acoelomaten (z.B. Plathelminthes)
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besitzen keine flüssigkeitsgefüllte Leibeshöhle;
Körper ist vollständig von mesodermalem Gewebe ausgefüllt. |
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Eucoelomaten
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besitzen ein echtes Coelom.
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Lebensraum und Lebensweise von Nematoda
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Lebensraum: feuchte Lebensräume (nasser Boden, feuchte Pflanzengewebe, Körperflüssigkeit und Gewebe von Tieren)
Lebensweise: Destruenten (beteiligt an der Humusbildung im Boden)& und Parasiten |
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Wesentliche Bauplanmerkmale der Nematoda
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einschichtige Epidermis (ektodermal, beim adulten Tier werden die Zellgrenzen häufig aufgelöst => Syncytium) mit 4 Epidermisleisten
widerstandsfähige, proteinhaltige Cuticula (muss gehäutet werden) Längsmuskulatur (mesodermal, zusammen mit Epidermis und Cuticula => funktionelle Einheit = Hautmuskelschlauch) Gonaden durchgehender Darm mit Mund und After (größtenteils entodermal, aber auch ektodermale Anteile) Pseudocoel (fungiert als Verteilersystem für Nährstoffe, da kein Blutgefäßsystem vorhanden ist & zusammen mit der Cuticula als Antagonist der Muskulatur (Hydroskelett)) |
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Merkmale der Nematoda
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Hautatmung
Muskelzellen bilden Fortsätze zu Nervenzellen anstatt umgekehrt verschiedene Exkretionssysteme Nervensystem besteht aus verschiedenen Ganglien und einem Dorsal- und einem Ventralnerv, die in den entsprechenden Epidermisleisten liegen |
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Diplomonadida
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Protozoen
z.B. Giardia lamblia kontaminiert Trinkwasser, verursacht Giardiasis (Lamblienruhr), besitzt 2 Zellkerne |
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Trichomonadida
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Protozoen
z.B. Trichomonas vaginalis verursacht Vaginal- Infektionen, besitzt undulierende Membran zur Fortbewegung |
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Euglenozoa
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Teil der Flagellata (Geißeltiere, polyphyletisch)
Fortbewegung durch Geißeln (Flagellen) Vermehren sich asexuell durch Zweiteilung z.B. Euglena (Augentierchen- besitzt Chloroplasten zur Photosynthese), Kinetoplastida (u.a. wichtige Parasiten wie Leishmania- Kinetoplastid enthält zahlreiche ringförmige DNA's und Proteine, kodieren u.a. Guide-gRNA's, die in den Mitochondrien dei mRNA editieren, indem sie Deletionen und Insertionen erzeugen, mit undulierender Membran) |
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Alveolata
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Protozoen
besitzen sog. Alveolen unter der Plasmamembran z.B. Ciliata (mit vielen Cilien wie Geißeln- Wimpertierchen), Dinoflagellata (u.a. Zooxanthellen- Symbionten von Korallen), Apicomplexa (Sporentierchen, parasitisch, Toxoplasma gondii manipuliert das Verhalten des Zwischenwirtes Maus um die Übertragung auf den Endwirt Katze zu verbessern, Plasmodium spec. Überträger der Malaria- Erreger) |
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Radiolarien (Strahlentierchen)
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marin, glasartiges Endoskelett, nadelförmige Pseudopodien
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Heliozoa (Sonnentierchen)
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Süßwasser, ohne Endoskelett
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Amöben
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amöboide Bewegung,
Pseudopodie, Thekamaöben sind beschalt |
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Drei mögliche Wege zur Vielzelligkeit
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Zellteilung z.B. Choanoflagellata, Vovox
Zellaggregation z.B. Dictyostelium Vielkernigkeit z.B. Drosophila Embryo |
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Metazoa
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Vielzellige Tiere
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ursprünglichste Vielzeller
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wahrscheinlich Porifera
Choanoflagellaten ähneln den Choanozyten der Schwämme frappierend, sie sind wahrscheinlich eine SChwestergruppe der Metazoa oder Trichoplax (sehr einfacher Vielzeller, dessen Systematik noch nicht geklärt ist) |
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Vorteile der Vielzellligkeit (warum evolvierte Vielzelligkeit)
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könnte gegen Räuber helfen
ermöglicht Arbeitsteilung Trennung von Keimbahn und Soma (Schutz der Keimbahn vor Mutationen und vor Alterung durch Zellteilung) |
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Warum evolvierte Immunität?
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Schutz vor verändertem Selbst (Krebszellen können z.T. vom Immunsystem erkannt und vernichtet werden)
Parasitismus Keimbahn- Parasitismus (ein genetisch nicht identisches Individuen könnte versuchen Keimzellen in den Körper eines anderen Individuums zu schmuggeln) |
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Anatomie eine Schwammes
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keine echten Gewebe oder Organe, keine Nerven- oder Muskelzellen
3 gewebsartige Schichten: Pinacoderm, Mesohyl, Choanoderm) nicht vom äußeren Milieu abgedichtet (Durchfluß- Kolonie) Strudler feinster Partikel Nahrungsaufnahme durch zelluläre Mechanismen (Pinocytose, Phagocytose) Verteilung der Nahrung durch wandernde Einzelzellen (Amöbocyt) einige Arten mit photosyntetisch aktiven Symbionten |
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Fortpflanzung und Entwicklung von Porifera
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biphasischer Lebenszyklus: freischwimmende Larve und sessile Adultform
sexuelle Fortpflanzung: oft Zwitter erzeugen Larven asexuelle Fortpflanzung: Gemmula (trockenresistent, Überdauerungsform), Knospung (Abschnürung funktionsfähiger Jungschwämme) |
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Wirtschaftliche Bedeutung der Porifera
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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) |
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Autapomorphie der Eumetazoa
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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)
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Lebenszyklus der Cnidaria- Gattung (Obelia)
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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. |
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Hydrozoa
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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 |
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Hydra
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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) |
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Obelia
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Obelia geniculata in Nord- und Ostsee, Mittelmeer, Atlantik
Polypenstock ca. 4 cm hoch Meduse nur wenige mm groß, Velum fehlt |
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Obelia - Polyp
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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. |
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Scyphozoa (Scheiben- oder Schirmquallen)
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ca. 230 Arten
ausschließlich marin Polypen wenige mm klein, Medusen bis zu 2 m Durchmesser was landläufig als Quallen bezeichnet wird, sind meist Scyphozoa |
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Entwicklungszyklus von Scyphozoa
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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. |
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Bauplan der Scyphomeduse
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der Schirm wird in erster Linie von der stark ausgeprägten zellarmen Mesogloea gebildet
Rhopalien: (Licht-) Sinnesorgane (meist 8) am Rand der Scheibe |
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Cubozoa (Würfelqualle)
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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 |
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Anthozoa (Korallen- oder Blumentiere)
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keine Meduse! Polyp bildet Gameten (Fehlen der Meduse ist wahrscheinlich ursprünglich, d.h. Anthozoa sind Schwestergruppe aller anderen Cnidaria (siehe Stammbaum), welche 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) |
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Hexacorallia (Anthozoa)
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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 |
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Voraussetzungen für Riffbildung
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relativ hohe Temperaturen und viel Licht
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Coelenterata (Hohltiere) oder Radiata
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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 |
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Ctenophora (Rippenquallen)
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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 |
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Meerwalnuss (eine Rippenqualle)
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invasive Art: urspr. subtropisch, 1982 erstmals im Schwarzen Meer, starke Vermehrung, 2006 erstmals in Ostsee entdeckt, Verbreitung wohl über Ballastwasser von Schiffen
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Cephalisation
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Kopfbildung:
Kopfende- cranial, vorne (=anterior) Schwanzende- caudal, hinten (=posterior) -->gerichtete Fortbewegung |
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Burgess Shale Fauna
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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
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Kambrische Explosion
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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 |
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Autapomorphien der Bilateria
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Triploblastischer Bau
Zwischen Ektoderm und Entoderm kommt ein drittes Keimblatt hinzu: das Mesoderm. Darin kann eine sekundäre Leibeshöhle entstehen: das Coelom |
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Deuterostomier
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Urmund wird zum After, Mund entsteht neu
Enterocoel: Coelom bildet sich aus Aussackungen des Urdarms |
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Protostomier
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Urmund wird zum Mund, After entsteht neu
Schizocoel: Coelom (falls vorhanden) bildet sich im Mesoderm. |
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Arten von Leibeshöhlen
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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. |
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Phylogenetische Position der Arthropoda (Gliederfüsser) Früher und Heute.
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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) |
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Artenvielfalt der Arthropoda
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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 |
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Bauplanmerkmale der Arthropoda
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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 |
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Segmentierung (Metamerie) der Arthropoda
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- 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 |
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Tracheen (=Luftatmungsorgane) der Arthropoda
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- 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 |
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Malphigische Gefäße (= Exkretionsorgane) der Arthropoda
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- 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. |
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Hemimetabol/ Holometabol
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Hemimetabol: (Heuschrecken, Wanzen) Larve den Adulten (Imagines) ähnlich, werden mit jeder Häutung ähnlicher.
Holometabol: (Schmetterlinge, Fliegen) Larve den Imagines unähnlich, mit Puppenstadium und Metamorphose. |
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Molekulare Phylogenie
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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) |
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Orthologe/ Paraloge Gene
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Orthologe = homologe Gene in verschiedenen Arten, geeignet für die Rekonstruktion von Stammbäumen
Paraloge = homologe Gene in derselben Art |
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Was spricht für die Articulata- was für die Ecdysozoa- Hypothese?
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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. |
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Fortbewegung der Nematoda
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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)) |
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Nematomorpha (Saitenwürmer)
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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 |
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Loricifera (Kosetttierchen)
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> 200 Arten, erst 1983 entdeckt
0,2- 0,4 mm klein Rumpf von Lorica (Korsett) umgeben ausstülpbares Introvert marin: an Sandkörner angeheftet |
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Kinorhyncha (Stachelrüssler)
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> 150 Arten, 1841 entdeckt
0,2- 1mm klein marin, Meeresboden, Sandlückensystem, Tiefsee bis Küste |
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Cycloneuralia
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Cycloneurale Nervensysteme
Mund liegt frontal (=terminal) und nicht (wie bei anderen Bilateria) zur Ventralseite verschoben |
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Priapulida (Priaps- oder Rüsselwürmer)
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20 rezente Arten, fossil mehr, vielgestaltig
0,2- 40 cm lang marin: Sandlückensysteme, Schlick benannt von Linné nach Priapus (griech. Fruchtbarkeits- Gott) |
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Onychophora (Stummelfüßer)
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180 Arten
schlechter Verdunstungsschutz - benötigen hohe Luftfeuchtigkeit ähneln evtl. ursprünglichen Arthropoden lebende Fossilien |
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Tardigrada (Bärtierchen)
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ca. 600 Arten
0,1 - 0,5 mm klein Lebensräume: Meeresboden (Sand), Seen, Wasserfilme auf Pflanzen, Moos Ruhestadien überleben 10 Jahre Austrocknung |
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Euarthropoda
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über 1 Million Arten (2 von 3 Arten!)
besiedeln alle Lebensräume sehr unterschiedliche Formen z.T. staatenbildend (z.B. Bienen, Ameisen, Termiten) |
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Hox- Gene
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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 |
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Forschungsrichtung Evo- Devo
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= 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 |
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Komplex- oder Facettenaugen
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Auge aus dicht stehenden Einzelaugen (Ommatidien). Bei Spinnentieren, Krebsen und v.a. Insekten.
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Mixocoel
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Coelom löst sich während der Embryonalentwicklung auf
Coelomreste: Gonaden mit ihren Ausführgängen und Sacculi der Nephridien Folge: offenes Kreislaufsystem |
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Immunsystem bei Arthropoda
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Wundverschluss und Eiinkapselung von Parasiten durch Sklerotisierung (Cuticula- Bildung)
Fettkörper und Haemocyten (Blutzellen) produzieren antimikrobielle Substanzen Phagocytose von Bakterien durch Haemocyten |
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Autapomorphien der Arthropoda
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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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Myriapoda
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Diplopoda (Doppelfüßer) (ca. 7200 Arten, Pflanzenfresser, leben in der Erde und Moos, 2 Beinpaare pro Segment)
Chilopoda (Hundertfüßer) (ca. 2800 Arten, räuberisch, kräftige Mandibeln, Giftklauen (Maxillipoden) |
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Chelicerata
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Marin (z.B. Pfeilschwanzkrebse (lebendes Fossil) und Asselspinnen)
Terrestrisch (Arachnida - Spinnentiere, also Skorpione, Milben, Weberknechte, Spinnen,...) |
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Grundbauplan Spinne
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Prosoma: 6 Segmente mit Extremitäten (weder Antennen noch Mandibeln, 4 Paar Schreitbeine, Pedipalpen, Cheliceren) 8 Augen
Opisthosoma: unterschiedliche Segmentzahl, Bauchlunge zur Atmung |
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Fortpflanzung bei Spinnen
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immer getrenntgeschlechtlich
Geschlechtsöffnung auf Ventralseite des 2. Hinterleibssegments - komplizierte Paarung Spermatophoren- Übergabe mit Pedipalpen Weibchen haben Receptaculum seminis zur Sperma- Speicherung |
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Crustacea
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ca. 50000 Arten, die meisten marin
vorherrschende Arthropoden im Meer z.T. stark spezialisiert Entomostraca (z.B. Daphnia) und Malacostraca (u.a. Decapoda, Amphipoda und Isopoda) |
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Crustacea Bauplan
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Cephalothorax mit Carapax
und Abdomen (Pleon) Spaltbeine - typische Extremität der Krebse: in Protopodit (mit Kieme, Epipodit und Exopdit) und Endopodit gegliedert |
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Sind Insekten aus Krebsen hervorgegangen?
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Besiedlung des Landes über das Süßwasser
würde erklären, warum es so wenige Insekten im Meer gibt (Nischen waren bereits besetzt von Krebsen) Krebse wären somit paraphyletisch |
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Hexapoda (Insekten)
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ca. 1 Mio. Arten, viele noch unbekannt
besiedeln alle Lebensräume Einteilung: Entognatha (evtl. paraphyletisch) Diplura (Doppelschwänze) Protura (Beintastler) Collembola (Springschwänze) Ectognatha (Insecta i.e.S.) Archaeognatha (Borstenschwänze) Zygentoma (Fischchen) Pterygota (geflügelte Insekten) |
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Grundbauplan der Insekten
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konstante Segmentzahl (20)
Kopf (Caput) 6, Bruststücke (Thorax) 3, Hinterleib (Abdomen) 11 Caput: Antennen, Komplexauge,... Thorax: Pro-, Meso-, Metathorax --> je ein Paar Extremitäten Abdomen: Styli, Cerci, manchmal Sprungapparat Mixocoel Herz dorsal, Nervensystem ventral |
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gegliederte Extremitäten der Insekten
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können zu Sinnesorgenen (Antennen), Mundwerkzeugen (Mandibeln, Maxillen, Maxillipedien, Cheliceren, Pedipalpen), Lokomotionsorganen (Lauf- und Schwimmbeine) oder Begattungsapparaten umgebaut werden
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Flügel der Insekten
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die meisten Insekten tragen an Meso- Metathorax Flügel
Mixocoelkanäle von je einer Trachee und einem Nerv durchzogen weder Muskulatur noch Gelenke im Flügel Evolutive Entstehung der Flügel (früher: Ausstülpungen der dorsalen Cuticula) wahrscheinlich aus Epipodit (Kieme) von Krebs- Fuß. Umbauten: bei Käfern Vorderflügel zu Deckplatten (Elytren), bei Dipteren (Fliegen, Mücken) zu Schwingkölbchen (Halteren) Flugmuskulatur setzt direkt an der Flügelbasis (Odonata), oder indirekt am Thoraxskelett an |
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Fortpflanzung von Insekten
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getrenntgeschlechtlich
Männchen: paarige Hoden Weibchen: paarige Ovarien Receptaculum seminis als Spermien- Speicher Eier werden in Genitalkammer befruchtet |
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Annelida (Ringelwürmer)
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weltweit ca. 17000 Arten
Lebensräume: aquatisch (marin und limnisch) und terrestrisch (meist relativ feuchte Biotope) Lebensweise: Destruenten, Weidegänger, Strudler, Räuber, Parasiten, Aasfresser Ökologie: wichtige Brücke im Energietransfer zwischen Mikro- und Makroorganismen |
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Systematik der Annelida
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Polychaeter (= Vielborster, ca. 13000 Arten, z.B. Wattwurm); meist marin, getrennt geschlechtlich, Weidegänger, Räuber, Strudler, z.T. sessil
Myzostomida (ca. 150 Arten) Clitellata (= Gürtelwürmer, ca. 4000 Arten), Unterklassen Hirundinea (Egel, ca. 650 Arten, meist limnisch, auch terrestrisch, Räuber, Aasfresser, Parasiten, zusätzlich Diagonalmuskulatur, können schwimmen) und Oligochaeta (Wenigborster, ca. 3500 Arten) limnisch oder terrestrisch, häufig Destruenten, wichtige Bodenverbesserer z.B. der Regenwurm |
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Polychaeter (= Vielborster, ca. 13000 Arten, z.B. Wattwurm); meist marin, getrennt geschlechtlich, Weidegänger, Räuber, Strudler, z.T. sessil
Myzostomida (ca. 150 Arten) Clitellata (= Gürtelwürmer, ca. 4000 Arten), Unterklassen Hirundinea (Egel, ca. 650 Arten, meist limnisch, auch terrestrisch, Räuber, Aasfresser, Parasiten, zusätzlich Diagonalmuskulatur, können schwimmen) und Oligochaeta (Wenigborster, ca. 3500 Arten) limnisch oder terrestrisch, häufig Destruenten, wichtige Bodenverbesserer z.B. der Regenwurm |
Metamerie (Segmentierung): primär homonom (mit gleicher Ausstattung pro Segment), sekundär können einzelne Segmente unterschiedlich gestaltet sein = heteronome Segmentierung (z.B. Gonaden des Regenwurms nur in Segment 9-15)
Anneliden sind Eucoelomaten (echte Coelomaten), geschlossenes Blutgefäßsystem mit Lateralherzen, venöse und aterielle Anteile Strickleiternervensystem |
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Exkretionsorgane der Anneliden
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= Metanephridien
Harnbildung: 1. Mechanische Filtration des Blutes über Podozyten (Coelomflüssigkeit=Primärharn) 2. Wimperntrichter halten zelluläre Bestandteile im Coelom zurück 3. Rückresorbtion von Salzen im Nephridienkanal (Sekundärharn) 4. Abgabe über Exkretionsporus |
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Woher der Name Lophotrochozoa?
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die Tentaculaten besitzen ein Lophophor (Tentakelkranz), die (marinen) Anneliden und Mollusken eine Trochophora- Larve
die ganze Gruppe entstand erst durch molekulare Phylogenie, es konnten noch keine Synapomorphien (auch nicht Lophophor oder Trochophora- Larve oder Spiralfurchung) gefunden werden, die genauen Verwandtschaftsverhältnisse innerhalb des Taxons sind weitgehend ungeklärt |
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Ontogenese der Segmentierung bei Polychaeta
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Bildung der Segmente durch Sprossung aus der Trochophora- Larve (am späteren Pygidium)
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Verdauungstrakt der Anneliden
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Mund,
Pharynx (Schlund), Oesophagus (Speiseröhre), Kropf, Muskelmagen, Mitteldarm mit Typhlosolis und Chloragogzellen, die eine Speicher und Stoffwechselfunktion (≈Leber) übernehmen, Enddarm, After |
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Fortpflanzung beim Regenwurm
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Proterandrische Zwitter
1. Übertragung von Spermien und Speicherung in Receptacula seminis 2. Bildung von Eikokons und Befruchtung bei günstigen Umweltbedingungen 3. Befruchtete Eier lagern im Kokon, der abgestriffen wird |
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Echiura (Igelwürmer)
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ca. 150 Arten, marin
höchstwahrscheinlich Annelide, sekundär Segmentierung verloren Körper aus Prostomium (Rüssel, Proboscis) und Rumpf Weibchen bis 1,5 m, Männchen 1-3 mm, leben auf oder im Weibchen |
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Sipunculida (Spritzwürmer)
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ca. 150 Arten marin
evtl. nahe mit Mollusken verwandt Körper besteht aus Rumpf und rückziehbarem Introvert mit Tentakeln |
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Nemertini (Nemertea, Schnurwürmer)
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ca. 1100 Arten
wenige mm bis >30 m lang ausstülpbarer Rüssel räuberisch |
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Gnathifera
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Rotatoria, Acanthocephala u.a.
Rotatoria werden aufgrund morphologischer Befunde bereits 1995 aus den Aschelminthes herausgenommen, weil sie mit den Acanthocephala verwandt sind (Homologie: Kieferapparat; allerdings bei A. aufgrund parasitischer Lebensweise zurückgebildet) |
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Acanthocephala
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Darmparasiten von Fischen und anderen Vertebraten
Zwischenwirte: Arthropoden |
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Rotatoria (= Rotifera, Rädertiere)
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ca. 2000 Arten
< 1mm bis 3mm kleine Süßgewässer, Wasserfilme, Moos, feuchter Boden Zellkonstanz (Weibchen: ca. 1000 Zellen) Räderorgan (Nahrungserwerb und Fortbewegung) Kieferapparat in Mastax |
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Fortpflanzung der Rotiferen
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manche Rotiferen sind wahrscheinlich vollständig asexuell (es gibt keine Männchen)
andere haben seltene Zwergmännchen (40μm) Vorteil: Massenvermehrung durch Parthenogenese unter günstigen Umweltvoraussetzungen Nachteil: kein Sex = keine Rekombination Anhäufung nachteiliger Mutationen etc. Zugleich sind Rotiferen oft extrem resistent gegen Austrocknung, Strahlung etc. wahrscheinlich durch horizontalen Gentransfer. |
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Plathelminthes (Plattwürmer)
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ca. 22500 Arten, 3/4 parasitisch
marin, Süßwasser, feuchte Landbiotope Dorso-ventral abgeflacht Acoelomat: keine flüssigkeitsgefüllte Leibeshöhle (ist mit Bindegewebe/ Muskulatur ausgefüllt) Gastrovaskularsystem Hautatmung Nervensystem mit Cerebralganglion, ventrale Nervenstränge meist Zwitter |
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Untergruppen der Plathelminthes
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Turbellaria (Strudelwürmer)
Neodermata: -Monogenea (Hakensaugwürmer) -Trematoda (Saugwürmer) -Cestoda (Bandwürmer) |
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Turbellaria (Strudelwürmer)
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ca. 3000 Arten, z.B. Planarien
überwiegend marin, aber auch limnische und terrestrische Arten meist freilebende Räuber und Aasfresser bewimperte Körperoberfläche (Fortbewegung) Pigmentbecherocellen (die Licht wahrnehmen können) Protonephridien (zur Exkretion) |
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Neodermata (=Monogenea, Trematoda und Cestoda)
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Larve wirft bei Infektion des ersten Wirtes ihre bewimperte Epidermis ab und es entsteht in den folgenden 24h eine sekundäre unbewimperte Neodermis
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Monogenea (Hakensaugwürmer)
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ca. 2000 Arten
v.a. Ektoparasiten auf Fischen, Amphibien usw Saugapparate vorne Haken & Drüsen hinten |
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Trematoda (Saugwürmer)
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ca. 7000 Arten
Parasiten mit komplexen Lebenszyklen Zwischenwirt häufig Schnecke, Endwirt häufig Wirbeltier (komplexe Lebenszyklen) |
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Cestoda (Bandwürmer)
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ca 3500 Arten
bis 20 m lang kein Verdauungsapparat Scolex mit Haken/ Saugnäpfen komplexe Lebenszyklen Anpassung an verschiedene Immunsysteme |
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Grundbauplan der Mollusken
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Körper besteht aus Cephalopodium = Fuß + Kopf (kann fehlen), Visceropallium = Eingeweidesack + Mantel
Mantel (Pallium) = Hautfalte, die den Eingeweidesack mit den inneren Organen bedeckt Pallialkomplex = Mantel + Mantelhöhle + Schale |
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Schalen der Mollusken
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Schale (Ostracum): vom Mantelepithel gebildet
Schutz, Ansatzstelle für Muskulatur Sonderfunktionen: Bohrwerkzeug, hydrostatisches Organ (Cephalopoden) Ins Körperinnere verlagert/reduziert (Cephalopoden, einige Schnecken) Flächenwachstum am Mantelrand, Dickenwachstum überall Nacktschnecken: Schale reduziert |
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Weitere Merkmale der Mollusken
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Coelom reduziert auf sog. Gonoperikardialsystem: Herzbeutel (Perikard), Gonadenhöhlen, Exkretionssystem
Innere Organe liegen in Bindegewebe, Muskulatur, Lakunen der primären Leibeshöhle Kreislaufsystem offen (bei einigen Gastropoda und Cephalopoda Tendenz zu geschlossenem System) Exkretion: Ultrafiltration aus Herz (Aterien) in Perikard; von dort paarige Nephridien/ "Nieren", münden in Mantelhöhle Nervensystem: Circumpharyngealer Ring, 2 Lateral- oder Visveral- und 2 Pedalstränge ("tetraneurales Nervensystem") |
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Chitonen, Polyplacophora (Käferschnecken)
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ca. 1000 Arten, marin
besitzen bis zu 88 Kiemen (Ctenidien) und 8 Schalenplatten Larve fast identisch mit derjenigen der Anneliden (Trochophora) |
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Bivalva (Muscheln)
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ca. 15000 Arten, marin& limnisch
zweiklappige Schale mit Schloss und Ligament Filtrierer (Ein- und Ausströmöffnungen = Siphons) Perlbildung als Abwehrreaktion bei Eindringen von Fremdkörpern in Extrapallialraum |
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Gastropoda (Schnecken)
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ca. 100000 Arten, marin, limn., terrestrisch
Körper ist asymmetrisch einzige terrestrische Mollusken (Pulmonaten = Lungenschnecken) Radula ist eine für Mollusken spezifische Struktur zum Abraspeln von Nahrung Schnecken sind Zwitter, männliche Rolle bevorzugt --> Konflikt Sog. Liebespfeil aus Kalk erhöht Erfolgsaussichten der übertragenen Spermien (Spermienkonkurrenz) |
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Cephalopoda (Kopffüßer)
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ca. 1000 Arten (30000 fossile!) (z.B. auch Tintenfische (innere Schale)), marin
Ausströmöffnung zu Trichter --> Rückstoßantrieb hochentwickelte marine Räuber im Freiwasser |
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Phylogenetische Stellung der Tentaculata
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traditionell: Deuterostomia (Radialia- Hypothese - wg. Enterocoelie (Coelom vom Urdarm))
molekular: Protostomia (Lophotrochozoa- Hypothese - wg. SSU Genen) |
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Merkmale der Tentaculata (=Lophophorata)
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Wichtigstes Merkmal: Tentakelkranz (Lophophor)
- trägt Tentakel (für Nahrungsaufnahme und Gasaustausch) - Transport von Nahrungspartikeln mittels Cilien zur Mundöffnung - Tentakel- Anordnung rund oder hufeisenförmig Weitere Merkmale: - U-förmiger Darm - sessile Filtrierer |
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Phoronida (Hufeisenwürmer)
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ca. 14 Arten
wurmförmig-gestreckte Tiere bis 25 cm Länge U-förmiger Darm ist an Mesenterien aufgehängt Tentakel- und Rumpfcoelom Rumpfcoelom als Hydroskelett 1 Paar Metanephridien gut ausgebildetes Blutgefäßsystem freischwimmende Actinotrocha- Larve, die sich im Laufe der Metamorphose in weichem Sediment festsetzt |
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Brachiopoda (Armfüßer)
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335 rezente Arten, 30000 fossile
beweglicher Stiel mit chitiniger Cuticula sessile Lebensweise, mit Fuß verankert marin 1-6 cm Länge Bauplan: Schale zu Muscheln konvergent, mit Dorsal- und Ventralklappen (statt Lateral) |
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Bryozoa (Ectoprocta, Moostierchen)
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ca. 4500 Arten (95% aller Tentakulata)
aquatisch (v.a. marin) koloniebildend (Kolonien bis 1m) oft als Aufwuchs (Epizoen) auf Muscheln, Krebsen, Hafenanlagen, Schiffswänden ("Fouling") Einzeltiere klein |
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Bryozoa: Bauplan
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Blutgefäß- und Exkretionssysteme fehlen
Funiculus evtl. Rest von Mesenterien mit Blutgefäßsystem Reduktion= Anpassung an Kolonie- Leben |
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Bewegungen des Lophophors von Bryozoa
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Ausbreiten
Drehen und Schwenken Zurückziehen (kann schnell durch Muskel zurückgezogen werden, Ausstülpen erfolgt langsam durch Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks im Rumpfcoelom) |
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Süßwasser- Bryozoen
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Plumatella Arten wachsen auch unter eutrophen Bedingungen und können als "Leitungsmoos" Rohrleitungen verstopfen
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Kamptozoa (Entoprocta, Kelchwürmer)
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ca. 150 Arten
solitär oder Tierstöcke Habitus ähnlich Bryozoa (Ectoprocta), aber After innerhalb der Tentakelkrone spricht gegen Verwandtschaft, neue molekulare Phylogenie spricht doch wieder dafür (Bryozoa= Ectoprocta + Entoprocta) |
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Chaetognata (Pfeilwürmer)
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ca. 150 Arten, marin, 1-12cm
wichtige Räuber in marinen Pelagial (5-10% der Plankton- Biomasse) fressen u.a. Copepoden protandrische Zwitter weitlumige Coelomräume Phylogenetische Stellung unklar! (lange als Deuterostomia gesehen, sind aber ziemlich sicher Protostomia, nicht klar, ob Ecdysozoa oder Lophotrochozoa, evtl sehr basale Protostomia, die daher noch viele ursprüngliche Bilateria-Merkmale beibehalten haben) |
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wesentliche Merkmale der Chordaten
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wesentliche Merkmale oft nur embryonal angelegt
-Chorda dorsalis: dorsal vom Darm gelegener flexibler Stab aus turgeszenten Zellen, Widerlager für Muskulatur, Basis für die Entwicklung eines Skelettes bei den Vertebraten (Wirbelsäule, Zwischenwirbelscheiben beim Menschen) -Dorsales Neuralrohr: umgibt Zentralkanal, entwickelt sich aus einer Ektodermplatte, wird zum Zentralnervensystem (d.h. Gehirn und Rückenmark) -Kiemendarm: von Kiemenspalten durchbrochen, ursprünglich Filtrierfunktion, im Verlauf der Wirbeltierevolution vielfach modifiziert (--> Kiemen, Teile des Kiefers, Gehörknöchelchen, Lungen entstanden aus Aussackungen hinter Kiemendarm) (Pharynx der Tunicata & Acrania) -Muskulöser, postanaler Schwanz: Fortbewegung, enthält Skelettelemente Ursprüngliche Segmentierung |
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vom Proto- zum Deuterostomier
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Hypothese: Dorsoventralumkehr
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Ambulacraria: Echinodermata und Hemichordata
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sehr ähnliche Larven
biphasischer Lebenszyklus mit Larve vom Dipleurula- Typ |
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Hemichordata
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Äußere Dreiteilung des Körpers (Pro-, Meso- und Metasoma) entspricht im Inneren dreigliedriger Anordnung des Coeloms (Pro-, Meso- Metacoel).
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Echinodermata (Stachelhäuter)
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marin, Meeresböden bis 5000 m Tiefe
ca. 7000 rezente Arten mind. 20000 fossile Arten reiche Fossilgeschichte seit dem frühen Kambrium (vor ca. 540 Mio. J.) evolvierten 25 unterscheidbare Körperformen, von denen aber nur 5 bis heute überlebt haben viele ausgestorben am Ende des Paläozoikums (Ende des Perm vor ca. 250 Mio. J.) |
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Situation im Perm: Kontinentaldrift und Massenaussterben
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Bildung von Superkontinent Pangaea
Gewaltige Vulkanausbrüche, Asche führt zu Abkühlung Gegen Ende des Perm: Meteoriteneinschlag in Australien und Vulkanausbrüche Lavaströme ins Meer reduzieren Sauerstoffgehalt der Tiefsee, Umwälzung setzt tox. Konz. von CO2 und H2S frei Aussterben von 96% aller Arten |
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Pentamere Symmetrie bei Echinodermata
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5- strahlige Symmetrie
im mesodermalen Hautskelett gibt es 5 Radien (Ambulacren) und 5 Interradien (Interambulacren) oft sekundäre Bilateralsymmetrie (z.B. Seeigel: Irregularia) |
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Bauplan der Echinodermata
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Nervensystem einfach, ohne Zentralorgan
Sinnesorgane: einfache Augen (Seesterne), Statocysten (Seegurken), Chemo- und Mechanorezepion keine speziellen Exkretionsorgane Gasaustausch über Körperwand, sowie Wasserlungen (Seegurken), Kiemen (Seeigel) |
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Funktionen des Ambulacralsystems der Echinodermata
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Nahrungserwerb
Fortbewegung Gasaustausch Exkretion Osmoregulation Informationsaufnahme |
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Regenerationsfähigkeit von Echinodermata
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Seesterne: Autotomie & Regeneration
Seegurken: Abwehr mittels Cuvierschen Schläuchen & Regeneration |
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Ascidiacea (Seescheiden)
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ca. 2000 Arten, 1 mm- 80 cm (solitär), Kolonien bis 40 m
Tunica (Mantel) aus Zellulosefasern (Fähigkeit zur Zellulosesynthese einzigartig im Tierreich und wahrscheinlich durch horizontalen Gentransfer von Symbionten übernommen!) Metamorphose (Larve setzt sich fest und entwickelt sich weiter) solitäre (Einzeltiere), soziale (mit Stolonen verbunden), koloniale (sog. Synascidien mit gem. Mantel und Gefäßsystem) |
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Thaliacea (Feuerwalzen und Salpen)
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Feuerwalzen: 8 Arten, röhrenförmige, von Mantel umhüllte Tierstöcke
Salpen: 40 Arten, pelagische Hochseeformen warmer Meere, schnellste Wachstumsrate aller Metazoa (Gewichtsverdopplung in 24h), Generationswechsel solitär/ Ketten |
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Appendicularia (Larvacea)
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ca. 70 Arten, kosmopolitisch
behalten auch als Adulte Ruderschwanz bei (Progenesis/ Neotenie) |
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Cephalochordata (Acrania, Lanzettfischchen)
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24 Arten, ca. 6 cm lang, marin
extreme Individuendichte möglich (5000- 8000 tiere /m²) Chorda durchzieht ganzes Tier Rumpfmuskulatur: Segmental angeordnete Muskelpakete (Myomere), die aus seitlich der Chorda angelegten Ursegmenten (Somiten= segmentiertes Coelom) hervorgehen Blutgefäßsystem: mit dem der Vertebrata vergleichbar, weitgehend geschlossen, aber echtes Herz fehlt (kontraktile Gefäßabschnitte), Blut farblos |
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Schwestergruppe der Vertebrata
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Urchordata oder Cephalochordata
Cephalochordata: Muskulatur, Blutgefäßsystem ähnlich Urchordata: ähnliche Gene! |
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Myelinscheiden - Schwan'sche Scheiden
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ermöglichen 20x schnellere Nervenleitung als nackte Neuronen, weil Impulsleitung springt
Körpergröße kann im Laufe der Evolution bei schneller Reaktionszeit größer werden vgl. alternative Lösung: Riesenaxone oder Kolossalfasern (=großer Durchmesser) bei Kopffüssern (Cephalopoda9 oder Anneliden |
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Resegmentierung der primären Wirbelanlage der Wirbelsäule von Vertebraten
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macht Bewegung der Wirbel gegeneinander durch Muskulatur möglich
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Wirbelsäule in Verbindung mit Becken- Schultergürtel
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sehr hohe Beweglichkeit
durch Muskelansätze hohe Kraftentfaltung (Hebelwirkung) |
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Myxini (Schleimaale)
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ca. 35 Arten
nur Chorda dorsalis, Wirbel sekundär reduziert???, Schädel (Cranium) rein marin, Bodentierfresser oder Aasfresser bis 1500 m tiefe, Augen reduziert |
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Petromyzonta (Neunaugen)
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ca. 40 Arten
karnivor, Meer- und Süßwasser, bohren sich in andere Fische |
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Gnathostomata (Kiefermünder)
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Übergang von strudelnder zu räuberischer Lebensweise
Zähne erlauben Ergreifen/ Zerbeißen von Beute Autapomorphie: Kiefer (entstanden aus Kiemenbogen/primäres Kiefergelenk) |
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Knorpelfische: Chondrichtyes
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ca. 750 Arten (Haie, Rochen, Chimären)
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Haie
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Kiefer und Zähne: Zubeißen und Abreißen (sägen), relativ wenig Kraft beim Zubeißen
Haischuppen und -zähne sind homolog meist Prädatoren, größte Arten sind Filtrierer von Plankton |
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Rochen
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meist bodennah
fressen Wirbellose, große Rochen leben als Filtrierer |
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Chimären (Holocephala, Seedrachen)
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30 Arten
meist bodennah in 100- 2600m |
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Probleme im Meerwasser (Knorpelfische)
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Dichte: Wasser ist deutlich viskoser als Luft (Widerstand beim Schwimmen), Schweben - Austraieren --> Energieverlust
Osmoregulation: Salzgehalt (Osmoregulation) --> Wasserhaushalt, Körperzellen haben geringere Salzkonzentration als Meerwasser = Risiko Wasserverlust, Salze dringen ein! Orientierung: Wasser ist oft trüb, Dunkelheit nimmt mit Tiefe zu |
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Energiesparen beim Schwimmen (Knorpelfische)
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Stromlinienform
Haihaut mit niedrigem Reibungswiderstand (Flugzeugbau) |
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Energiesparen beim Schweben (Knorpelfische)
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sekundärer Verlust der Knochen- Kalzifikation
Auftrieb durch Einlagerung von Fett in der Leber Dauerschwimmen mit großen Brustflossen als Tragfläche Knorpelfische haben keine Schwimmblase |
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Osmoregulation (Knorpelfische)
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Körpermedium iso- osmotisch (Osmokonformer) durch Harnstoff und Trimethylaminoxid
Überschüssige Salze werden über Rektaldrüse ausgeschieden |
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Orientierung (Knorpelfische)
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Fernortungssinne neben der optischen Wahrnehmung sehr wichtig
Augen: Linse nicht verformbar - Nah‐ Fernakkomodation durch Vor‐ Zurückziehen der Linse Geruchssinn Seitenlinienorgan=Ferntastsinn (vg. Knochenfische) mechanischer Rezeptor für kleinste Wasserbewegungen elektrische Sinne (Lorenzini- Amullen) Gehör (bei Knorpelfischen wenig entwickelt, Verbindung Geichgewichtssinn und Seitenlinienorgan) |
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Fortpflanzung: Haie und Rochen
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innere Befruchtung
Begattungsorgane der Männchen an der Bauchflosse (Klasper) Oviparie: einige Haie und viele Rochen legen weit entwickelte, große Eier Ovoviviparie: geschütztes Wachstum im Weibchen Viviparie: Versorgung über maternale Plazenta |
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Reproduktionserfolg
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Anzahl fortpflanzungsfähiger Nachkommen
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Strategien zur Verbesserung des Reproduktionserfolges bei Haien und Rochen
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Strategie 1: wenige weit entwickelte Nachkommen, 1‐30, Haie und Rochen, innere Befruchtung, Embryonalentwicklung im Weibchen, (Oviparie, Ovoviviparie, Viviparie).
Eltern investieren in wenige Nachkommen mit hohen Überlebensraten. Strategie 2: viele wenig entwickelte Nachkommen, einige Hundert bis einige Millionen, die meisten Knochenfische, äußere Befruchtung, extrakorporale Embryonalentwicklung. Eltern investieren in viele Nachkommen mit geringen Überlebensraten. |
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Artenreichste Ordnung der polyphyletischen Fische
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Strahlenflosser - Actinopterygier
ca. 24000 Arten |
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Autapomorphie der Osteichthyes
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Lungen oder Abwandlungen davon
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Entwicklung von Lungen
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Luftatmung
Landgang von Urfischen (Lungen, Knochen) Fische gehen zurück ins Wasser --> Schwimmblasen Übergangsformen --> Lungen und Kiemen Tetrapoden entwickeln sich an Land --> Lungen |
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Sarcopterygii (Fleischflosser)
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ca. 50000 Arten inklusive Tetrapoda? (wird diskutiert)
bei Crossopterygii (Quastenflosser) und Dipnoi (Lungenfische): Lungen!, rudimentär Becken- bzw. Schultergürtel |
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Crossopterygii (Quastenflosser)
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ein lebendes Fossil
rezent eine Art /latimeria chalumnae) in 100- 500 m Tiefe vor ostafrikanischer Küste paarige Lungen sekundär verfettet NICHT die Stammgruppe der Tetrapoda |
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Dipnoi - Lungenfische
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6 Arten
Leben in periodisch austrocknenden Gewässern (Kiemen und Lungen) Protopterus würde ersticken wenn andauernd untergetaucht Überdauern Trockenzeit eingegraben in Schleimkokkon (Trockenstarre) |
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Actinopterygii (Strahlenflosser, Knochenfische i.w.S.)
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Lungen zu Schwimmblasen umgewandelt
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Teleostei (Knochenfische i.e.S.)
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mit Abstand artenreichste Ordnung der Wirbeltiere ca. 24000 Arten
Größe von 8mm bis 3m (Thun- Schwertfisch, Wels) neue Arten: Tiefsee, Tropen in fast allen aquatischen Habitaten vertreten Artgrenzen oft schwer zu definieren hohe Evolutionsraten (ostafrikanische Grabenseen mehrere 100 Buntbarscharten vermutlich sympatrisch entstanden) |
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Kiemenatmung
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Einatmen durch den Mund
Ausfiltrieren des O2 in den Kiemenbögen Ausatmen durch Öffnen des Kiemendeckels Gegenstromprinzip |
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Osmoregulation Teleostei
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Meerwasser:
‐ hohe Salzkonzentration ‐ Knochenfische sind hypoosmotisch --> Wasserverlust, Salzüberschuß Meeresfische: wenig hochkonzentrierter Harn Süßwasser: ‐ niedrige Salzkonzentration ‐ Knochenfische sind hyperosmotisch --> Wasser dringt ein, Salzverlust Süßwasserfische: viel niedrigkonzentrierter Harn |
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Schwanzflossen
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Sprinter: große abgerundete Schwanzflosse
Auskauerschwimmer: Torpedoform, dünner Schwanzstiel mit Querkielen, sichelförmige Schwanzflosse |
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Katadrome Fische
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Aal wandert vom Süßwasser ins Meer zum Laichen (Europ. Aal ins Sargassomeer)
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Anadrome Fische
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wandern vom Meer ins Süßwasser zum Laichen (Salmoniden - Lachs,..., Störartige)
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Fortpflanzung bei Teleostei
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meist externe Befruchtung und große Eizahlen
keine Brutpflege: viele Nachkommen mit geringer Überlebensrate (Bsp. Dorsch - 2 von 3 Mio.) Oder Brutpflege: weniger Nachkommen mit höherer Überlebensrate (Bsp. Stichling,...) |
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Brutpflege bei Teleostei
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Buntbarsche (Cichlidae): Gelege werden bewacht, Maulbrüter
Dreistachliger Stichling: Männchen bewacht Nest mit Eiern Seepferdchen/ Seenadeln: männliche Tiere brüten Eier in spezieller Bauchtasche aus |
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Ordne folgende Tiere den Proto- und Deuterostomiern zu: Vogel, Fliege, Schnecke, Seestern, Regenwurm, Fadenwurm, Seeigel, Mensch
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Prostomier: Fliege, Schnecke, Regenwurm, Fadenwurm (weitere: Bandwurm, Muschel)
Deuterostomier: Vogel, Seestern, Seeigel, Mensch (weitere: Frosch, Tiger) |
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Klassische Phylogenie
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verwendet morphologische Unterschiede zur Analyse der Abstammungsverhältnisse
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schematische Zeichnung der Leibeshöhlenverhältnisse beim Regenwurm (Lumbricus terrestris) incl. Elementen des Verdauungssystems und Bewegungsapparates
Was ist aus welchem Keimblatt hervorgegangen? |
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Zu welchem Tierstamm gehört Lumbricus terrestris?
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Der Regenwurm gehört zum Stamm der Annelida (Ringelwürmer).
mikroskopischer Querschnitt siehe Bild 7 |
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Wie kann man Anneliden, Cestoden, Nematoden, Turbellaria, Nematomorpha und Trematoda auseinander halten?
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Anneliden (Ringelwürmer): Mund, After, Längs- und Quermuskulatur
Cestoden (Bandwürmer): weder Mund noch After Nematoden (Fadenwürmer): keine Quermuskulatur Turbellaria (Strudelwürmer): kein After Nematomorpha (Saitenwürmer): keine Quermuskulatur Trematoda (Saugwürmer): kein After |
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Evolution von Kiefer und Gehörknöchelchen der Landwirbeltiere
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Fische: primäres Kiefergelenk ging aus 1. Kiemenbogen (Mandibularbogen oder Kieferbogen bestehend aus Quadratum und Articulare) hervor
Amphibien, "Reptilien" und Vögel: Columella (Steigbügel) als einziges Gehörknöchelchen geht aus dem Hyomandibulare des 2. Kiemenbogens (Hyoidbogen oder Zungenbein) hervor Säugetiere: zusätzliche Gehörknöchelchen sind Amboss (aus Quadratum) und Hammer (aus Articulare) die aus dem Kieferbogen hervorgingen, sekundäres Kiefergelenk entsteht neu aus Squamosum und Dentale |
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Ist der Gastralraum eine Leibeshöhle im engeren Sinne?
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Nein, er befindet sich eigentlich außen.
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Ist das Blastocoel eine Leibeshöhle?
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Ja, primäre LH.
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Ist das Coelom eine Leibeshöhle?
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Ja, sekundäre LH.
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Süßwasserpolyp Hydra spec., Spulwurm Ascaris suum, Regenwurm Lumbricus terrestris, Schabe Periplaneta americana, Maus Mus musculus
Welche Tiergruppen? Körperhöhlen- Verhältnisse |
Süßwasserpolyp Hydra spec.: Cnidaria, primäre Leibeshöhle zwischen Epidermis und Gastrodermis
Spulwurm Ascaris suum: Nematoda, primäre Leibeshöhle als Pseudocoel Regenwurm Lumbricus terrestris: Annelida, sekundäre Leibeshöhle (Coelom), Reste der primären LH als Lumen der Blutgefäße, Coelothelien sind Begrenzungen der segmental angeordneten Coelomräume Schabe Periplaneta americana: Arthropoda, Mixocoel (Haemocoel), primäre und sekundäre LH zusammengeschlossen, offenes Blutgefäßsystem Maus Mus musculus: Mammalia, sekundäre LH weitgehend mit Organen ausgefüllt, die von Coelothelien in Position gehalten werden |
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Nenne je zwei Beispiele für Parasiten des Menschen aus den Gruppen "Protozoen", Nematoden und Plathelminthen mit Überträger/ Zwischenwirt und Krankheiten.
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Protozoa:
Leishmania spec. - Sandmücke - Leishmaniose Plasmodium spec. - Anopheles Mücke - Malaria Nematoda: Medinawurm Dracunculus - Copepode - Dracontiasis Wucheria - Mücke Culex - Elefantiasis Plathelminthes Pärchenegel Schistosoma - Schnecke - Billharziose Fuchsbandwurm Echinococcus - Fuchs, Nager - Echinococcose |
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Anpassungen der Parasiten an die parasitische Lebensweise mit Beispielen.
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Spezialisiertes Wirtssuchverhalten (Miracidien der Trematoden)
stark abgewandelter, oft reduzierter Bauplan ( Sacculina carcini) an das Immunsystem der Wirte angepasste Körperoberfläche (Neodermata) u.U. Antigenwechsel (Trypanosoma) Manipulation des Wirtsverhaltens Produktion einer großen Anzahl von Übertragungsstadien (Cercarien der Trematoden) |
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Leibeshöhlenverhältnisse des Schweinespulwurms Ascaris suum (Nematode)
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Verdauungssystem der Küchenschabe
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