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Den Übergang lebender Systeme zu neuen Organisationsstufen bezeichnet man als Höherentwicklung. Meist hängt die Höherentwicklung mit der Eroberung neuer Lebensräume zusammen. Höherentwicklung ist in der Regel mit einer verstärkten Differenzierung und Spezialisierung innerhalb des Organismus verbunden.
Man kann größere Organismengruppen als "niedere" und "höhere" einstufen. "Niedere" bedeutet früher entstanden und einfach gebaut. "Höhere" bedeutet später entstanden und in der Regel komplizierter gebaut. Mit zunehmender Organisationshöhe der Organismen steigt die Anzahl und die Vielfalt an verschiedenartigen Zellen.
Die Entwicklung vom "Niederen" zum "Höheren" umfasst einen komplizierteren, differenzierteren Aufbau, eine erhöhte Leistungssteigerung und damit eine Zunahme der Unabhängigkeit gegenüber der Umwelt.
3.1 Einzeller
Einzeller sind Organismen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen zu ihnen zählen Prokaryonten und Protisten sowie einzellige Pilze und Algen.
Kernhaltige Einzeller sind einzellig mit meist einem Zellkern (Wimperntierchen mit zwei Kernen) und zahlreichen Zellorganellen, die alle Lebensfunktionen ausführen. Einige Gruppen leben in Zellkolonien. Manche Einzellergruppen bilden ein Cytoskelett (ein Außen- oder Innenskelett) aus; das meist aus Calciumcarbonat besteht.
Pantoffeltierchen Amöbe (Wechseltierchen) Euglena
(Augentierchen) Chlorella Clamydomonas (Hüllen-
geißelalge)
Mikroskopie 1 2
tierisch/
pflanzlich tierisch tierisch pflanzlich mit tierischen Besonderheiten
(Zwischenstufe) pflanzlich pflanzlich
Organisations-
stufe einzelliger Organismus, (Wimperntierchen) einzelliger
Organismus (Wurzelfüßer) einzelliger Organismus einzelliger Organismus (Grünalge) einzelliger
Organismus (Grünalge)
Lebensraum Süßwasser,
bzw. stehende Gewässer,
auch als Parasiten in Tieren Süßwasser, Meeresgewässer Süßwasser,
Brack- und Meeresgewässer Stehenden Gewässer, feuchte Böden Süßwasser,
feuchte Erde
Größe Länge: ca.0,1- 0,3mm mehrere Millimeter
Länge: 0,1mm 2-12m, Durchmesser: ca.20 m 15-18m
Bau / Form dauernde Eigenform = Pantoffel(tierchen),
elastischer Pellicula;
2 Zellkerne (großer =lebenswichtig und kleiner
=für Fortpflanzung);
pulsierende Vakuole;
Nahrungsvakuole;
Zellmund; Zellschlund; Zellafter; Zellplasma;
Plasmastränge,
Wimpern =Cilien (2500 Stück) ständig
formverändernd
= Wechseltierchen;
Zellmembran; Außenplasma =Ektoplasma;
Innenplasma =Endoplasma,
ein oder zwei Kerne;
Scheinfüßchen (=Pseudopodium);
pulsierende Vakuole;
Nahrungsvakuole;
Zellhaut
meist kugeliges;
Zellkern; Plasma;
Chloroplasten; Pellicula;
zahlreiche farblose Körner aus stärkeähnlichem Stoff;
roter Augenfleck (Stigma);
Geißelsäckchen; eine kurze und eine lange Geißel; Vakuole;
Nahrungsvakuole;
pulsierende Vakuole;
Basalkörper/ Photorezeptor Kugelig bis elipsoid; ein Zellkern; Chloroplast; Zellwand Kugelig;
2 gleichlange
Geißeln; Zellwand; Zellkern;
Chloroplast; Augenfleck;
Stärkeherd,
Vakuole
Bewegung aktiv; durch ca. 2500 Cilien, schlagen in aufeinander abgestimmten Rhythmus; Drehung in alle Richtungen möglich; ständige Rotation um eigene Achse; dadurch Schraubenbahn; Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen möglich Aktiv; durch Scheinfüßchen; kriechend (Bildung von lappen- bis fingerförmigen Fortsätzen) aktiv; durch körperlange Geißel am Körpervorderende; Bewegung mit Vorderende voran;
Drehung um Längsachse, (Bewegung zur Lichtquelle) passiv aktiv; durch Geißeln
Reizbarkeit Reizaufnahme und Beantwortung; Reaktion auf mechanische, chemische und thermische Reize Reizaufnahme und Beantwortung; Reaktion auf Licht
Und Erschütterungen Reizaufnahme und Beantwortung; Reaktion auf chemische und optische Reize; Bewegung zum Ort der höheren CO-Konzentration und zum Ort der höheren Lichtkonzentration
(diese Konzentrationen wichtig für die Nahrungsaufnahme ) Reizaufnahme und Beantwortung; Reaktion auf optische Reize Reizaufnahme und Beantwortung (durch den Augenfleck); Reaktion auf optische und chemische Reize
Art der
Ernährung heterotroph
(Aufnahme organischer Stoffe) heterotroph
(Aufnahme
organischer Stoffe) autotroph (bei Licht),
heterotroph (im Dunkeln) autotroph
(Aufnahme anorganischer Stoffe) autotroph
(Aufnahme
anorganischer Stoffe)
Nahrungs-aufnahme, Verdauung, Wachstum Nahrung (Bakterien und Algen) durch Poren in Pellicula; durch Cilienschlag des Mundfeldes in Zellschlund und ins Cytoplasma;
anschließend Bildung von Nahrungsvakuolen; Verdauung in Nahrungsvakuolen Umfließen der Nahrung (Bakterien, Einzeller, Pflanzenreste)durch Scheinfüßchen;
Bildung von Nahrungsvakuolen; Verdauung in Nahrungsvakuole bei Licht: Photosynthese
(Umsetzung des im Wasser gelösten CO zu organischen Verbindungen )
im Dunkeln:
Aufnahme gelöster organischer Stoffe (feste Teilchen von verwesenden Tier- und Pflanzenstoffen, Bakterien oder kleine Algen) aus der Umgebung
Aufnahme durch Einstülpungen in Pellicula; Bildung von Nahrungsvakuolen; Verdauung in Nahrungsvakuolen Photo-synthese; Aufnahme gelöster Nährsalze, Wasser und CO durch aktive und passive Transport-vorgänge Photosynthese; Aufnahme gelöster Nährsalze, Wasser und CO durch aktive und passive Transport-vorgänge
Aus-
scheidung Transport unverdauliche Reste, überschüssigem Wasser und gelöste Stoffe durch zwei pulsierenden Vakuolen zum Zellafter; durch Zellafter Ausscheidung Liegenbleiben unverdauter Reste beim Weiterfließen; Ausscheidung von Wasser durch
pulsierende Vakuolen; Platzen der Vakuolen an Zellwand, Ausscheidung von einem Teil der gelösten Abbaustoffe durch Austreten durch Zelloberfläche;
anderer Teil Ausscheidung durch pulsierende Vakuole Lyse (Aufplatzen der Aus-scheidungs-bläschen an Zellwand); Osmose durch Ausscheidungs-bläschen
Ver-
mehrung Kleinkern= Träger der Erbsubstanz; Vermehrung durch Zellteilung (ungeschlechtlich)
und durch Konjugation (=geschlechtlich):
Aneinanderlegen zweier Pantoffeltierchen; Bildung von Plasmabrücken; Auflösung des Großkerns; Bildung von einem Wander- u. einem Ruhekern; Austausch des Wanderkerns über Plasmabrücken; Verschmelzen des ausgetauschten Wanderkerns mit im Tier verbliebenem Ruhekern; Trennung u. Bildung von neuem Großkern Zweifachteilung, (Längsteilung)
seltener:
Vielfachteilung
(Teilung des
Zellkerns in zwei
gleiche Tochterkerne, Durchschnürung des Zellplasmas) Zellteilung; Abbau der Geißel; Teilung des Kerns in zwei gleichgroße Tochterkerne; Längsdurchschnürung des Zellleibs;
Entstehen zweier neuer, selbständiger Euglena-Zellen, Bildung von Geißeln unge-schlechtlich durch Zellteilung
(Bildung von Tochterzellen in Mutterzelle; Zerfall der Mutterzelle und Freiwerden der Tochterzellen) Ungeschlechtlich durch Zellteilung (Bildung von Tochterzellen in Mutterzelle, Zerfall der Mutterzelle und Freiwerden der Tochterzellen)
Selbst-
regulation Pulsierende Vakuole zur Regulierung des Wasserhaushalts; Regulation der
Bewegungs-geschwindigkeit;
Zystenbildung bei schlechten Lebensbedingungen Zystenbildung bei schlechten Lebensbedingungen;
Regulierung des Wassergehalts durch pulsierende Vakuole
Sucht aktiv günstige Lichtverhältnisse;
bei Bedarf Umstellung autotropher Ernährung in heterotrophe Ernährung Orientierung zur Wasser-oberfläche;
Zystenbildung Orientierung zur Wasser-oberfläche;
Zystenbildung
Stoff-
wechsel Steuerung vom Großkern; enzymatische Verdauung; Zellatmung Steuerung vom Zellkern; enzymatische Verdauung; Zellatmung Aufnahme von Nahrung, Aufbau von körpereigenen aus fremden Stoffen, Abbau von Substanzen und Ausscheidung; ständiger Strom von Stoffen die durch den Körper fließen (offenes System, mit Zu- und Abfluss)
Energie-
erzeugung Zellatmung Zellatmung Zellatmung (Oxidation verdauter Nahrung bzw. Photosynthese-Produkte) Nutzung der Lichtenergie Nutzung der Lichtenergie
Bei den Algen lassen sich verschiedene Organisationsstufen, die von einfachen, einzelligen bis zu komplizierten, vielzelligen Typen führen. (Euglena, Chlorella, Chlamydomonas)
3.2 Kolonien (Übergangsformen)
Zellkolonien sind Zusammenlagerungen einer meist arttypischen Anzahl von Einzellern, die häufig durch eine Gallerthülle miteinander verbunden sind. Bei den einfachsten Kolonien ist jede Zelle für sich selbst lebensfähig. Die Bildung der Kolonie gewährt lediglich einen gewissen Schutz für die Einzelzelle. Bei hochorganisierten Zellkolonien sind die einzelnen Zellen für bestimmte Aufgaben spezialisiert (z.B. Volvox). Damit stellen diese Kolonien Zwischenglieder zwischen Ein- und Vielzeller dar. In einfachster Art treten sie bei Blaualgen auf, deren Zellen vereint bleiben, weil sie von der gallertartigen aufgequollenen Membran ihrer Mutterzelle zusammengehalten werden (Coenobien).
Pandorina Eudorina Volvox
Größe 100m 100m 0,8mm
Lebensraum Süßwasser Süßwasser Stehende Gewässer
tierisch/pflanzlich pflanzlich Pflanzlich pflanzlich
Organisationsstufe Mehrzeller Mehrzeller Vielzeller; höchste Stufe der Entwicklungsreihe (hochorganisierte Zellkolonie) (Kugelalge)
Form/ Bau Bildung einer Kolonie aus 8-16 Zellen; Form einer Gallertkugel oder eines Ellipsoids
Bildung einer Kolonien aus 32 gleichartigen Zellen; in 5 Kreisen angeordnet Form einer Gallertkugel zwei verschiedenen Zelltypen: Körper- und Fortpflanzungszellen, bis zu 20000 Einzelzellen (Verbindung durch Plasmabrücken)bilden Oberfläche der Gallertkugel, (jede Zelle besitzt 2 Geißeln; becherförmigen Chloroplasten und roten Augenfleck)
Bewegung aktiv durch Geißelschlag aktiv durch Geißel-schlag aktiv durch koordinierten Geißelschlag aller Zellen
Reizbarkeit Reizauf-nahme und Reizbeant-wortung(Mechanische, chemische, optische Reize) Reizauf-nahme und Reizbeant-wortung(Mechanische, chemische, optische Reize) Reizaufnahme und Reizbeantwortung (Lichtempfindlichkeit); Erregungsleitung durch Plasmabrücken
Nahrungsaufnahme, Verdauung, Wachstum autotrophe Ernährung durch Photo-synthese Autotrophe Ernährung durch Photo-synthese autotrophe Ernährung durch Photosynthese
Ausscheidung durch 2 pulsierende Vakuolen durch 2 pulsierende Vakuolen durch 2 pulsierende Vakuolen
Vermehrung durch Teilung entsteht neue Kolonie durch Teilung entsteht neue Kolonie durch Zellteilung (ungeschlechtlich) und durch Ausbildung von Eizellen und Spermien (geschlechtlich) (nicht alle Zellen sind fortpflanzungsfähig); nach Vermehrung Absterben fortpflanzungsunfähiger Zellen, Entstehung einer vielzellige "Leiche" entsteht
Stoffwechsel und Energieerzeugung Photo-synthese; Zellatmung Photo-synthese; Zellatmung Photosynthese; Zellatmung
Bei Volvox gibt es bereits Ansätze zu einer Arbeitsteilung. Die meisten Zellen sorgen für Ernährung und Fortbewegung, einige wenige für die Fortpflanzung.
Die Differenzierung von Volvox in zwei verschiedene Zelltypen und das Auftreten von "Leichen" bei Volvox weisen diese Alge als eine hochorganisierte Zellkolonie aus.
Eudorina und Pandorina sind dagegen Zwischenformen zwischen Einzellern und Vielzellern.
3.3 Vielzeller
Vielzeller dazu gehören alle Organismen, deren Körper aus mehreren oder vielen differenzierten und spezialisierten Zellen besteht. Vielzeller sterben nach einer gewissen Lebenszeit, weil Körperzellen altern und schließlich nicht mehr lebensfähig sind. Nur die Fortpflanzungszellen leben nach dem Verschmelzen zu einer Zygote, die ein neues Lebewesen bildet, weiter.
Schraubenalge Schwämme
Mikroskopie 3
Lebensraum Süßwasser Süßwasser (vor allem in tropischen Gewässern), aber auch im Meer
Organisationsstufe Vielzeller (pflanzlich) Vielzeller (tierisch); (Stamm der Wirbellosen)
Form/ Bau tonnenförmige Zellen; ein Zellkern; ein oder mehrere bandförmige, spiralig gewundene Chloroplasten; Verbindung der Zellen der Schraubenalge durch Schleim Vielgestaltige Formen; werden Organe noch Gewebe; unspezialisierte selbständige Zellen (zwei Zellgrundtypen: Kragengeißelzellen und Amöboidzellen, Verband der Zellen: sehr lose; leichtes Auswandern aus Verband; zwischen Zellschichten gallertartige Schutzschicht )
Bewegung passiv festsitzend; keine Bewegung
Reizbarkeit Reaktion auf optische und chemische Reize Reizaufnahme und Reizbeantwortung
Art der Ernährung autotroph heterotroph
Nahrungsaufnahme, Verdauung, Wachstum Aufbau von organische Stoffe aus anorganischen durch begeißelten Zellen, strudeln Wasser ins Schwamminnere, Transport der Nahrungsstoffe durch bewegliche Zellen
Ausscheidung produzieren Sauerstoff Ausstrudeln des Wassers
Vermehrung Ungeschlechtlich durch Zellteilung geschlechtlich oder ungeschlechtlich
Übergang von einzelligen zu zweizelligen Organismen
Der Übergang von Einzellern zu Vielzellern erfolgte in der Stammesgeschichte vermutlich auf zwei Wegen:
durch Kernteilung entstehen vielkernige Zellen mit einheitlichem Plasma,
durch Zellteilung ohne Trennung der Tochterzellen oder durch Zusammenlagerung gleichartiger Zellen zu Kolonien entsteht durch spätere Zelldifferenzierung ein vielzelliger Organismus
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