Einführung: Einordnung Stammbaum
Bildliche Einordnung des Stammbaums.
Unterschied zwischen Protozoa und Metazoa und auf welche Tiere trifft es zu?
Einteilung der Metazoa in zwei Hauptgruppen
Hintergrund:
Protozoa und Metazoa -> Begriff für tierische Eukaryoten
Bei Pflanzen und Pilzen andere Begriffe für Einzeller und Vielzeller
Protozoa= einzellige Eukaryoten (Einzeller)
Metazoa = vielzellige Eukaryoten (Vielzeller) -> Beginn AB Porifera im Stammbaum
=> Porifera stellt Übergang zur Viellzelligkeit dar
Einteilung der Metazoa zwei Gruppen:
Parazoa -> Porifera -> kein echtes Gewebe!
Eumetazoa -> AB Cnidaria alle Tiere -> Ausbildung eines echten Gewebes
Innerhalb der Metazoa gibt es die Begriffe diploblastisch und triploblastisch, was bedeuten sie?
Diploblastisch:
Besitz von 2 Keimblättern (Ekto-, und Entoderm)
Cnidaria und Ctenophora
Triploblastisch:
Besitz von 3 Keimblättern (Ekto-, Meso-, Entoderm)
Bilateralen Eumetazoa (Protostomier/Deuterstomier)
Die Porifera stellen den Übergang von der Einzelligkeit zur Vielzelligkeit dar.
Welche Entstehungsmechanismen gibt es?
Auf welchem dieser Wege sind die Metazoen entstanden?
P.s. Verschiedene Mechanismen, die erklären, wie Vielzelligkeit unabhängig voneinander in unterschiedlichen Linien entstanden sein könnte.
1) Aggregation (Zusammenschluss)
Einzelzellen bilden sich zu geordnetem Zellverband durch Anheftung
=> Schleimpilze benutzen diese Strategie, um zum Zellverband zu werden
2) Syncytium -> Zellbildung innerhalb einer mehrkernigen Einzelzelle
Eine einzelne Zelle bildet durch wiederholte Kernteilungen ein vielkerniges Syncytium (Zelle mit mehreren Kernen, ohne Zellteilung)
Unterteilung dieses Syncytiums führt zu mehreren Zellen, die verbunden bleiben
3) Koloniebildung
Eine Einzelzelle teilt sich mehrfach, und die Tochterzellen mit Mutterzelle bleiben miteinander verbunden
=> Bilden Kolonie, in der sie miteinander kooperieren als Einheit
=> Volvox ist hierdurch entstanden + betreibt es noch
=> Entstehung der Metazoen eher auf letzterem Wege!
Charakteristikum für tierische Vielzeller (Metazoa).
Extrazelluläre Matrix (Eumetazoa = Ab Cnidaria):
Netzwerk aus Makromolekülen -> z.B. Kollagen für Stabilität
Funktion: Zell-Zell-Kommunikation, Zusammenhalt der Zellen, Signalweitergabe
Gelartige Matrix (Porifera):
Matrix “Mesohyl”
Enthält verschiedene Zelltypen wie Skleroblasten (Bildung von Stützelementen) und Amoebocyten (Transport und Abwehr)
Stützelemente wie: Spicula
Calciumcarbonat (bei Kalkschwämmen)
Siliciumdioxid (bei Glasschwämmen)
Bei Porifera (Schwämme) sind die Zelltypen in der gelartigen Matrix (Mesohyl) eingebettet
Bei Eumetazoa sind die Zellen in der extrazellulären Matrix (ECM) eingebettet
Nenne Unterschiede zwischen Parazoa (Porifera) und Eumetazoa (Ab Cnidaria).
Parazoa = Porifera
Eumetazoa = Ab Cnidaria
Gewebe?
Kein echtes Gewebe -> haben zwar Zellen, aber sie sind lose organisiert und nicht durch Zellverbindung verbunden
Echtes Gewebe -> Verbindung von Zellen durch Zellkontakte (Tight junction, Desmosomen etc.) verbunden
Nahrungsaufnahme
Über Kanalsystem (verläuft durch Schwamm)
Über Gastrovaskularsystem (Verdauungs-, Verteilungssystem)
Struktur
dreischichtig:
1) Pinacoderm
2) Choanoderm
3) Mesophyl
——————
Keimblätter
—————
Ektoderm und Entoderm
Besonderheit: Cnidaria und Ctenophora
=> Zwischen Ekto-, und Entoderm liegt Mesogloea
Mesogloea: gallertartige, nicht zelluläre Schicht -> eher Stützsubstanz
=> Aus Ektoderm können jedoch Zellen in Mesogloea einwandern (Bildung “Ektomesenchym”) für zusätzliche Funktionen z.B. Ausbildung einfacher Muskeln
VS. Mesoderm bei Bilateria -> Enthält echte, differenzierte Zellen mit spezifischen Funktionen!
Zusammenfassung der Unterschiede zwischen Parazoa und Eumetazoa.
Parazoa
Eumetazoa
Tiere
Porifera
Ab Cnidaria aufwärts
Matrix
Einfache gelartige Matrix (Mesohyl) mit Zelltypen und Stützelementen
Gut entwickelte extrazelluläre Matrix
Gewebe
Kein echtes Gewebe -> lockere Zellorganisation ohne funktionale Zellverbindungen -> “kein echtes Gewebe”
Echtes Gewebe -> Enge Zellverbindungen durch Zellkonakte -> “echtes Gewebe” z.B. Epithelgewebe, Muskelgewebe
Zellverbindungen
Zellen (Amoebocyten, Pinacocyten etc.) lose organisiert -> keine Zellverbindungen und daher auch kein funktionelles Gewebe
Interzellularkontakte -> verbinden Zellen und ermöglichen Kommunikation -> funktionelles Gewebe
Nur durch Zellkontakte können Zellen miteinander verbunden werden und als funktionelle Einheit “Gewebe” zusammenwirken
Lieblingstaxa 1: Cnidaria (Nesseltiere)
Warum sind Cnidaria deine Lieblingstiere?
=> Unterschiedliche Fangmethoden und der Übergang von zwei- zu dreikeimblättrig
=> Im Buch Seite 176:
Untersuchungen haben gezeigt, dass die Cnidarier bereits alle wichtigen mesodermalen Kontrollgene aufweisen und das mindestens die Medusen ein Mesoderm bilden.
Was sind die Merkmale/Besonderheiten der Cnidaria?
Welche Apomorphien gibt es?
Merkmale/Besonderheiten:
Gastrovaskularsystem
Nesselkapseln (Cnidocyten)
2 Keimblätter (Ekto-, und Entoderm)
Echtes Gewebe
Radiärsymmetrisch
Zwei Körperformen (Polyp und Meduse)
Apomorphien:
Polyp-Medusen-Dimorphismus
Planula-Larve
Mesogloea als Stützfunktion
In welche Klassen können Cnidaria eingeteilt werden?
• Medusozoa
1) Anthozoa => Blumentiere, Korallen, Seeanemomen
Typisch: nur Polyp, keine Medusenphase
Lebensraum: marin
Vertreter: Seeanemonen, Edelkoralle
KEIN Generationswechsel
Korallen (Steinkorallen) Exoskelett aus Kalziumkarbonat -> gebildet von Polypen
Optimale Lebensbedingung:
Klare Gewässer -> Bessere Lichtdurchlässigkeit für Photosynthese
Temperaturkonstant -> Fördern Stoffwechsel von Zooxanthellen
Algendichte minimal -> Reduziert Konkurrenz um Licht
2) Cubozoa => Würfelquallen
Typisch: kleine Polypen, Medusenform dominiert Lebenszyklus -> tetraradial (Körper in 4 gleich große Teile)
Besonderheit: aktive Schwimmer und Räuber
Vertreter: Seewespe -> Chironex fleckeri -> eine der giftigsten Quallen
Generationswechsel vorhanden, aber stark verkürzt
3) Scyphozoa => Schirmquallen
Typisch: Medusengeneration “Qualle” dominierend, Polyp klein oder ganz fehlend
Vertreter: (Aurelia) Ohrenqualle, (Pelagia) Leuchtqualle
Generationswechsel vorhanden (verkürzt) oder nicht vollständig
4) Hydrozoa => Hydrozoen
Typisch: Generationswechsel sessile Polypen und freischwimmende Medusenform
Lebensraum: meistens marin, einige Süßwasserarten: Hydra
Vertreter: Hydra (Süßwasserpolyp) -> keine Medusenform
Tabellarische Übersicht über die 4 Klassen.
Lebenszyklus
Vertreter
Lebensraum
Besonderheit
P.S.:
Medusozoa = Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa
Anthozoa keine Medusenform -> NICHT mitgezählt
Klasse
Hydrozoa
Polyp + Meduse = Generationswechsel
Hydra (Süßwasserpolyp), Millepora (Feuerqualle)
Marin, Süßwasser
Koloniebildend
Scyphozoa
Polyp klein/fehlend, dominierende Medusenform
Aurelia (Ohrenqualle), Pelagia (Leuchtqualle)
Marin
“Echte Quallen”, oft große Schirmquallen
Cubozoa
Polyp klein, aktive Medusenform (tetraradial)
Chironex fleckeri
Giftige Arten, komplexe Augen, räuberische Lebensweise
Anthozoa
Nur Polypengeneration
Seeanemone (Actinia), Edelkoralle (Corallium)
Viele Riffbildend (Aufbau von Korallenriffen)
Unterscheidung des Gastralraums der 4 Klassen.
1) Hydrozoa:
Einfacher Gastralraum oft ohne Septen
Bei Polyp -> röhrenförmiger Raum
Medusen -> mit Radial-, und Ringkanälen, die Raum durchziehen
2) Scyphozoa:
Komplexer Gastralraum mit vier Septen, die Magen in vier Kammern unterteilen
Radiale Kanäle, die vom Magen zu den Randkanälen des Schirms führen
3) Cubozoa:
Kompakter Gastralraum mit radialem Kanalsystem -> angepasst an Würfelqualle
Anordnung von radiälen Kanälen -> führen zu einem zentralen Magen
4) Anthozoa:
Stark gegliederter Gastralraum mit zahlreichen Septen (Mesenterien) -> segmentieren Innenraum
Nur bei Polyp vorhanden
Weißt du wer einer der giftigsten Quallen der Welt ist und wie die Methode des Fangens aussieht?
Vertreter: Chironex fleckeri = Seewepse mit bis zu 2m langen Tentakeln
Methode: Nematocysten in Tentakeln -> Enthalten Gift (Toxine) -> CfTX-1, CfTX-2
Wirkung:
Neurotoxisch: Störung Signalübertragung (zwischen Nerven und Muskeln) -> Lähmungen, Atemstillstand
Zytotoxisch: Zerstörung von Zellen -> lösen Apoptose aus
Was wird erbeutet?
hauptsächlich kleine Fische und Krebstiere
Was ist das aufälligste Charakteristikum und Merkmal in Bezug auf die Nahrungaufnahme?
Entstehung + Funktion
Aufbau
Funktionsweise
=> Nesselzellen (Nematocyten=Cnidocyten)
Entstehung: aus Nematoblasten -> Vorläuferzellen (bilden Nesselkapsel und Faden = ganze Zelle)
Funktion: Beutefang, Verteidigung vor Feinden und Fortbewegung (indirekt)
Aufbau Nesselzelle:
Nesselzelle mit Nesselkapsel mit aufgerolltem hohlen Faden (Tubulus)
-> Faden mit Widerhaken versehen (nur bei Penetranten)
Auslösestruktur = Cnidocil an Außenseite der Zelle -> fungiert als “Rezeptor” auf mechanische Reize (Berührung) oder chemische Signale z.b. Moleküle auf Haut von Beutetier
Funktionsweise:
Reiz stimuliert Cnidocil -> Kapsel wird aktiviert
Kapsel entlädt Faden durch ausschleudern
Faden kann Beute durchbohren und drin verankern (Penetranten!)
=> Oder auch nur Beute umwickeln
Welche verschiedenen Nesselkapseln gibt es?
=> 3 Haupttypen
1) Penetranten “Durchschlagskapseln” -> z.B. Würfelquallen
Tubulus mit Widerhaken durchdringt die Beute und dringt in Gewebe ein z.B. Haut von Fischen
Oft mit Giftstoffen (Neurotoxinen)
Blockieren Na+-Kanäle -> Lähmungserscheinungen
2) Glutinanten “Klebkapseln” z.b. Korallentypen und sessile Polypen
Tubulus mit klebrigen Substanzen bedeckt -> nicht zum durchbohren, sondern zum Beute oder Substrat erfassen/festhalten
3) Volventen “Wickelkapseln” z.b. Hydra, Korallen
Tubulus, der sich spiralförmig um Beute wickelt zum fixiert
besonders bei kleinen und weichen Beutetieren effektiv
Kapseltyp
Anwendung
Geeignet für…
Beispiele
Penetranten
tötet/lähmt Beute durch Giftinjektion
Große, wehrhafte Beute oder schnelle Räuber
Würfelquallen
Volventen
Wickelt sich um Beute für mechanische fixierung
Beutetiere mit Borsten/Feinstrukturen
Hydra, Korallen
Glutinanten
Haftet klebrig an der Beute
Kleine, weniger aktive Beutetiere (Plankton)
Korallentypen, sessile Polypen
Wie ist der Körperaufbau der Cnidaria?
Zentraler Hohlraum (Gastrovaskularsystem) -> Doppelfunktion
Extrazelluläre Verdauung (außerhalb der Zellen) -> enzymatisch im Hohlraum
Verteilung von Nährstoffen und Abbauprodukten
Eine einzige Öffnung
Mund- und Afteröffnung in einem -> Nahrungsaufnahme und Ausscheidung über gleichem Weg
Dreischichtige Körperwand
Äußeres Epithel -> Epidermis -> aus Ektoderm
Funktion:
Schützt Körper vor äußeren Einflüssen
Enthält spezialisierte Zellen wie:
Nesselzellen -> Beutefang und Verteidigung
Sinneszellen -> Wahrnehmung der Umwelt
Myoepithelzellen -> Bewegung -> Kontraktion des Körpers/Tentakeln
Inneres Epithel (Gastrodermis) -> aus Entoderm
Kleidet Gastrovaskularraum aus
Verantwortlich für Verdauung, durch Abgabe von Verdauungsenzymen
Aufnahme und Speicherung der zerlegten Nährstoffe
Kann ebenfalls kontraktile Myoepithelzellen enthalten, die Bewegungen des Hohlraums unterstützen
Mesogloea: Zwischen Epidermis und Gastrodermis “Zwischenschicht”
Gelartige, nicht-zelluläre Matrix
Dient als Stützsubstanz -> Form und Stabilität
Bei manchen: Zellen aus der Epidermis (oder in wenigen Fällen auch aus der Gastrodermis) ein und bilden ein sogenanntes Ektomesenchym
Beispiele für eingewanderte Zellen:
Myoepithelzellen -> weiterhin kontraktile Funktion
In welchen zwei Generationsformen/Körperformen können Cnidarier vorkommen?
1) Sessiler Polyp -> schlauchförmige Form
Anheftung mit Basalplatte vom Fuß an Substratboden
Gegenüberliegende Körperseite -> Mundscheibe mit Tentakeln
Gastroraum gegliedert, oder ungegliedert je nach Art
Längsgestreifte Muskulatur in Körperwand
2) Pelagische “freischwimmende” Meduse
Mundscheibe wird zur Schirmunterseite, Körperwand zur Schirmoberseite
Medusen mit quergestreifter Muskulatur entlang des Schirmrandes
Cubozoa + einige Hydrozoa
Medusen mit glatter Muskulatur entlang des Schirmrandes
Scyphozoa (Schirmquallen)
Gastroraum komplexer gegliedert als bei Polypen, mit radialen Kanälen und oft einer zentralen Magenhöhle
Nenne die verschiedenen Zelltypen und Funktionen, die vorkommen.
Epithelmuskelzellen:Epithelzellen und Muskelzellen
Ort: In Epidermis der Körperwand
Funktion: kontraktile Fasern (Myofibrillen) ermöglichen Bewegungen und Kontraktion des Körpers oder der Tentakel
Einfache Epithelzellen:
Ort: Epidermis und Gastrodermis
Epidermale Epithelzellen:
Schutz der Außenfläche des Körpers
Sekretorische Funktionen: Absonderung von Substanzen, für Schutz (z. B. Schleim) oder Struktur (z. B. Exoskelett bei Korallen)
Gastrodermale Epithelzellen
Aufnahme Nahrungsstoffe aus dem Gastralraum
Intrazelluläre Verdauung -> Phagocytose/enzymatische Prozesse
Erzeugung Flüssigkeitsströme um Nährstoffe im Gastrovascularraum zu verteilen
Verdauung:
Extrazellulär
Ort: Im Gastralraum
Drüsenzellen der Gastrodermis geben Enzyme in Gastroraum ab
Verdauung durch Verdauungsenzyme im Gastroraum -> Zersetzung der Nahrung
Intrazellulär
Ort: Innerhalb der gastrodermalen Epithelzellen
Kleine Nahrungspartikel werden durch Phagocytose aufgenommen (die schon extrazellulär zersetzt wurden)
Stufe -> endgültige Verwertung der Nahrung
Stammzellen und ihre Ableitungen:
Ort: In Epidermis, teilweise auch Gastrodermis (eingebettet im Gewebe)
Interstitielle Zellen Fungieren als Stammzellen
Differenzierung in verschiedene Zelltypen:
Nerven- und Sinneszellen
Nesselzellen (Nematocyten)
Gameten
Zellen, die an Regeneration beteiligt sind
Nervenzellen und Netzwerk:
Einfache Nervenzellen, die unipolar, bipolar oder multipolar sein können
Treten in Kontakt mit anderen Zellen z.B. Sinneszellen, Epithelzellen etc. für Kommunikation
Netzwerk: diffuses Netz aus Nervenzellen ohne Zentrale
Polyp: einfaches Nervennetz ohne Nervenring
Medusen: komplexeres Nervennetz mit Nervenringen am Schirmrand
Sinneszellen und deren Funktionen:
Polypen: einfache Sinneszellen
Mechanorezeptoren -> Berührung und mechanische Reize
Chemorezeptoren -> Erkennen chemische Reize, z. B. Anwesenheit von Beute oder potenziellen Feinde
=> Im Bereich der Tentakeln
Medusen: Neben Chemo-, und Mechanorezeptoren auch spezialisierte Sinnesorgane
Statocysten -> Sinnesorgane für die Wahrnehmung von Orientierung und Gleichgewicht
Lichtsinnesorgane -> einfache Augen z.b. Ocelli für Lichtwahrnehmung
Regeneration bei Cnidaria.
Cnidaria besitzen eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Regeneration. Diese ist stark von den interstitiellen Zellen abhängig, da diese neue Gewebestrukturen und Zelltypen bilden können.
Beispiel: Wenn ein Polyp oder eine Meduse verletzt wird, können verlorene oder beschädigte Teile durch Zellproliferation und -differenzierung regeneriert werden.
Ablauf:
1) Wanderung der Interstitiellen Zellen in Richtung der Wunde (Wundverschluss)
2) Am Ort der Wunde sammeln sich interstitielle Zellen und bilden eine Blastem-ähnliche Struktur -> Regenerationsblastem
3)
Innerhalb des Blastems beginnen die interstitiellen Zellen, sich in die benötigten Zelltypen zu differenzieren, je nach Bedarf
Gleichzeitig proliferieren (teilen) sich die Zellen, um die fehlenden Gewebestrukturen zu ersetzen
Wie erfolgt die Fortpflanzung?
Erkläre auch den Lebenszyklus.
Welche Vorteile hat die Metagenese?
=> Durch Metagenese:
Generationswechsel, bei dem sowohl asexuelle als auch sexuelle Fortpflanzung innerhalb eines Lebenszyklus vorkommt und mit einem Wechsel von Generationsformen verbunden ist.
Asexuelle Generation (Polypenstadium)
Sexuelle Generation (Medusenstadium)
Lebenszyklus:
1) Medusenform (sexuelle Phase):
Medusen sind getrenntgeschlechtlich (männliche und weibliche Individuen)
Männchen -> produzieren Spermien
Weibchen -> produzieren Eizellen
Befruchtung: extern im Wasser (Abgabe)
Entstehung Zygote -> Entwicklung zur Planula-Larve
2) Planula-Larve:
Freischwimmende Larve -> Umwandlung nach Absetzen an geeigneten Ort zum Polyp
3) Polypenform (asexuelle Phase):
Fortpflanzung asexuell durch Knospung -> Bildung neuer Polypen am Körper, die abgetrennt werden (teilweise)
-> schnelle Erzeugung von Individuen
4) Umwandlung in Medusen:
Umwandlung Polyp zu Meduse unter best. Bedingungen -> genügend Nahrungsangebot, geeignete Umweltbedingung)
Umwandlung durch Strubilation -> Polyp zerfällt in Abschnitte -> Heranwachsen von Medusen
Polypenstöcke = Ansammlung von vielen Einzelpolypen aus einem gemeinsamen Vorfahren durch Knospung
=> Stockbildung!
Vorteil Metagenese:
Genetische Vielfalt
Effizienz -> schnelle Populationszunahme durch asexuell
Anpassungsfähigkeit
Was hat es mit der Symbiose zwischen Cnidarier und Zooxanthellen auf sich?
Zooxanthellen -> Dinoflagellaten -> Algen
Koralle versorgt Symbiont mit Nährstoffen
-> Symbiont profitiert noch von geschütztem Lebensraum und Nährstoffen, die durch Stoffwechselprozesse bereitsgestellt werden
Symbiont stellt Zucker für Koralle her
-> Korallen profitieren von Produkten der Photosynthese
Symbiose am bekanntesten bei Korallen!
Welche Ernährungsweisen gibt es?
1) Carnivore Ernährung (Fleischfresser): Sie fangen mit ihren Tentakeln und Nesselzellen Plankton und kleine Tiere
2) Symbiotische Ernährung: Besonders Korallen profitieren von einer Symbiose mit Zooxanthellen, die Photosynthese betreiben und Zucker liefern
3) Filtrierer: Einige Cnidaria (wie bestimmte Hydrozoen und Quallen) filtern kleine Nahrungspartikel aus dem Wasser
4) Detritusfresser: Manche Cnidaria, wie bestimmte Seeanemonen, ernähren sich von abgestorbenem organischem Material
Lieblingstaxa 2: Porifera (Schwämme)
Warum sind Porifera deine Lieblingstiere?
=> Übergang von einzelligen zu vielzelligen Eukaryoten
=> besitzen als einziges Taxon innerhalb der vielzelligen Eukaryoten KEIN Gewebe!
Was sind die Besonderheiten der Porifera?
Besonderheiten:
Keine embryonalen Keimblätter
Keine Organe
Keine Körpersymmetrie = asymmetrisch
Keine Nerven- oder Muskelgewebe
=> Alles plesiomorphe Merkmale
Spiculae -> kleine, nadelförmige oder stachelige Strukturen aus Siliziumdioxid oder Kalziumkarbonat
Sponginskelett -> eine Art Fasermaterial aus Spongin, einem elastischen Protein
Mesohyl?
Kanalsystem zur Wasserzirkulation und Nahrungsaufnahme
Weitere Facts:
ca. 8500 Arten -> marin und im Süßwasser
Beschreibe die Systematik. In welche Hauptklassen können Porifera unterteilt werden?
1) Hexactinellida (Glasschwämme)
Lebensraum: nur marin
Skelettmaterial: aus Siliziumdioxid in Form von glasartigen Nadeln oder Stäbchen (Spicula) -> verleihen die charakteristische Struktur
Vertreter: Euplectella -> Gießkannenschwamm
2) Calcarea (Kalkschwämme)
Skelettmaterial: aus Calciumcarbonat in Form von nadelhaltigen Strukturen (Spicula) -> verleihen Körper Stabilität
Vertreter: Leucosolenia (Gattung)
3) Demospongiae (Horn- oder Kieselschwämme)
Lebensraum: Marin und im Süßwasser!
Skelettmaterial: häufig ein Sponginskelett -> Spongin (faseriges Protein) -> verleiht flexible und elastische Struktur
oder Spiculae aus Siliziumdioxid (wie Hexactinellida), ABER Spiculae meist im Mesohyl oder können auch fehlen
=> Skelettstruktur: Spongin und SiO-2-Spiculae (Kombination)
Vertreter: artenreichste Schwammgruppe
Spongia -> Badeschwamm
Ephydatia und Spongilla -> Vertreter Süßwasserschwämme
Welches Bestimmungsmerkmal gibt es innerhalb der Porifera, wie werden sie bestimmt?
Bei welcher Klasse können die Spiculae vollständig fehlen?
Was sind die Funktionen der Spiculae?
=> Porifera besitzen ein Endoskelett aus Spiculae
Bestimmungsmerkmal: Spiculae
=> Zur Identifizierung und Klassifizierung der verschiedenen Schwammgruppen
=> Jede Schwammgruppe hat charakteristische Merkmale ihrer Spiculae
Schwammgruppe
Material Spiculae
Form der Spiculae
Besondere Merkmale
Kalkschwämme
Calciumcarbonat
Einfach, oft nadel-, oder stäbchenförmig (oder dreistrahlig)
häufig in flachen Meeresgebieten, meist kleine Spiculae
Glasschwämme
Siliziumdioxid
sechsstrahlige-Symmetrie(hexactin)
gitterartige Struktur, oft tiefseelebend
Horn- oder Kieselschwämme
Siliziumdioxid oder Spongin
variabel, manchmal verborgen im mesohyl
Spiculae können ganz fehlen
=> durch sechsstrahlige Symmetrie wird eine gitterstruktur gebildet bzw. verliehen
=> Bei Demospongiae können Spiculae ganz fehlen!
=> bei Calcarea und hexactinellida können spiculae nach außen durchs Pinakoderm ragen und sichtbar sein, nicht bei allen
Bei Demospongiae können sie auch nach außen ragen, aber das ist seltener
Funktionen:
Verleiht Körperfestigkeit -> Verhindert Kollabierung oder Verformung
Schutz vor Fressfeinden
Erhöhung Oberfläche durch gebildete Struktur der Spiculae -> vorteilhaft für Filtration/Nahrungsaufnahme
Welche unterschiedlichen Organisationsformen gibt es bei den Porifera?
P.S.: Unterscheidung in Struktur und Aufbau der Körperform => unterschiedliche Kanalsysteme
1) Ascon-Typ: Einige Calcarea
einfachster Organisationstyp -> röhren-, vasenförmige Struktur
Aufbau mit zentralem Hohlraum (Spongocoel)
Wasser strömt durch Ostien direkt ins Spongocoel und durch Osculum ausgestoßen
2) Sycon-Typ: z.B. Sycon -> Gattung von Calcarea
Gefaltete Körperwand -> Vergrößerung Oberfläche
Wasser strömt durch Ostien in kleine Kanäle (Incurrent Kanal), die in Choanocyten-KAmmern münden -> Dann erst ins Spongocoel
3) Leucon-Typ: -> Viele Demospongiae
Komplexester und häufigster Organisationstyp
Stark verzweigtes Kanalsystem -> kein Spongocoel
Wasser strömt durch Ostien in ein Netzwerk von Incurrent canals -> in Choanocyten-Kammern -> Ausströmungskanäle -> Wasser zum Osculum
Wie erfolgt die Nahrungsaufnahme bei Porifera?
Tipp: 2 Mechanismen
Erster Weg = Aktive Filtration aus Wasser
Wasseraufnahme: durch Ostien (kleine Poren) auf Oberfläche des Schwamms
Filtration: Leitung des aufgenommenen Wassers ggf. durch System aus Kanälen und Kammern
Choanocyten (Zellen mit Geißel) in Kammern/Kanälen -> Geißeln schlagen und Wasserströmung erzeugen
Filtern Nahrungspartikel aus Wasser und nehmen diese auf durch Phagocytose
Verdauung: erfolgt in Choanocyten
Freigesetzten Nährstoffe werden an Amoebocyten (im Mesohyl) weitergegeben
Amoebocyten: weiterer Transport zu anderen Zellen im Schwamm
Ausscheidung: Gefiltertes Wasser/Abfallstoffe Abgabe über Osculum
Zweiter Weg = Aufnahme von Mikrosymbionten (leben auf/im Schwamm) -> dienen als Nahrungsquelle
Mikrosymbionten bieten Schwämmen zusätzliche Nährstoffe:
Cyanobakterien: Produzieren organische Stoffe durch Photosynthese
Wie sieht die Nahrung von Porifera aus?
Kennst du Schwämme, die sich carnivor ernähren und räuberisch sind?
Hauptnahrung:
Bakterien
Detritus -> organisches Material
Einzellige Grünalgen
Organische Stoffe durch Mikrosymbionten
Aber auch kleine Krebse -> CARNIVOR -> Cladorhizidae -> Demospongiae
Carnivore Schwämme z.B. Mitglieder der Familie Cladorhizidae
Kommen in nährstoffarmen Tiefseeumgebungen vor -> Spezialisierung zu Fleischfressern
Fehlen von Licht in Tiefsee macht Photosynthese-basierte Nahrungsketten unmöglich, weshalb dort auch keine Algen vorkommen
Besitzen oft modifizierte Spiculae (fungieren als Haken, Dornen) oder klebrige Oberflächen, um kleine Krebstiere und andere winzige Organismen zu fangen
Was für Skelettelemente gibt es, die letztlich das Endoskelett im Innern bilden?
=> Stützfunktion
Spicula
Mineralische Skelettelemente, die aus Calciumcarbonat oder Siliziumdioxid bestehen
Funktion: Festigkeit und Stabilität
Eingebettet im Mesohyl -> können durch Pinakoderm durchdringen und sichtbar sein (vor allem bei Glas und Kalkschwämmen), bei Demospongiae können fehlen oder nicht sichtbar sein
Spongin -> strukturelles Element (kein klassisches Skelettelement)
Flexibles Protein, dass Netzwerk aus Fasern bildet
Funktion: Elastizität und Flexibilität
Bei Demospongiae im Endoskelett
Produktion in Spongiocyten intrazellulär -> danach Transport ins Mesohyl (extrazellulär) wo es Netzwerk aus Fasern bildet
Beschreibe die Hauptkomponenten des Schwammkörpers.
1) Pinakoderm (äußere Zellschicht)
Zellschicht aus flachen Zellen -> Pinakocyten
Funktion Pinakocyten:
Schutzbarriere -> bilden äußere Grenze des Schwamms
Regulation des Wasserflusses -> Einige Pinakocyten sind porenbildend und bilden Ostien
2) Mesohyl = Zwischenschicht
geleeartige, zellreiche Schicht zwischen Pinakoderm und Choanoderm
Enthält zellige und nicht-zellige Komponenten wie Spiculae und Sponginfasern
Strukturelle Unterstützung durch Spiculae/Spongin
Transport und Verteilung von Nährstoffen und Abfallstoffen: Abfaööstoffe Aufnahme Choanocyten -> Spongocoel
Zellen im Mesohyl:
1) Amoebocyten
Transportieren zerlegte Nährstoffe zu anderen Zellen im Mesohyl
2) Sklerocyten
Lagern Calciumcarbonat/Siliziumdioxid im Mesohyl -> Bildung der Spicula
3) Spongiocyten
Zellen, die Spongin produzieren
4) Archaeocyten -> totipotent
Stammzellähnlich -> können sich in andere Zelltypen umwandeln
Schlüsselrolle bei Regeneration und Fortpflanzung (Bildung der Geschlechtszellen)
5) Myocyten
Zellen, die kontraktile Bewegung ausführen können für Regulation des Wasserstroms
3) Choanoderm = Innere Zellschicht
Zellschicht aus Choanocyten (Kragengeißelzellen)
Funktion Choanocyten:
Filtration von Nahrungspartikeln: Sie verwenden ihre Geißeln, um eine Wasserströmung zu erzeugen, die Partikel aus dem Wasser filtert
Verdauung: Die gefilterten Partikel werden durch Phagozytose in den Choanocyten aufgenommen und teilweise im Zellinneren verdaut
Porifera können sich sowohl asexuell als auch sexuell fortpflanzen.
Welche Varianten enthält die asexuelle Fortpflanzung?
Wie verläuft die sexuelle Fortpflanzung ab?
Asexuell:
1) Knospung -> Bildung einer Knospe, die zu neuem Individuum wachsen kann. In meisten Fällen bleibt Knospe am Mutterorganismus fest
2) Fragmentation -> Schwamm kann in mehrere Teile zerfallen (brechen) -> Jedes Fragment zu neuem Individuum
3) Bildung von Überdauerungsstadien -> Gemmulae (bei Süßwasserschwämmen)
Gemmulae aus totipotenten Zellen (Archaeocyten) -> Entwicklung zu neuen Individuen bei günstigen Umweltbedingungen
Sexuelle Fortpflanzung: besonders Marine Schwämme
Meisten Schwämme sind Hermaphroditen (Zwitter)
Individuum kann männliche und weibliche Geschlechtszellen bilden (aber nicht gleichzeitig -> Verhinderung Selbstbefruchtung)
Bildung der Geschlechtszellen:
Spermien entstehen aus Choanocyten
Eizellen entstehen aus Archaeocyten
Freisetzung und Aufnahme von Spermien:
Freisetzung von Spermium ins Wasser von Schwamm A -> Aufnahme durch Filtrationssystem von Schwamm B durch Ostien
Interne Befruchtung:
Eingefangenen Spermien werden zu Eizellen im Mesohyl transportiert -> Befruchtung
Entwicklung der Larven:
Entwicklung im Mesohyl als Parenchymula-Larve
Freisetzung der Larve ins Wasser
Zurücklegung weiter Strecken durch Strömung -> Geeignetes Substrat -> Verwandlung in sessilen Schwamm durch Metamorphose
Nice to know über Porifera.
Schwämme sind Holobionten
-> Leben in enger Symbiose mit Vielzahl von Mikroorganismen
Schwämme können fusionieren
-> Einige haben die Fähigkeit miteinander zu fusionieren, wenn sie von derselben Art sind
Schwämme können giftig sein
-> Viele Schwämme produzieren Gifte oder Substanzen, die als Verteidigung gegen Fressfeinde dienen
Schwämme können fluoreszieren
-> Fähigkeit zur Fluoreszenz -> Licht in best. Wellenlängen absorbieren
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