Experiment (Cytochrom-C Stammbaum):

Einem Kanninchen wird menschliches Blutserum injiziert. Eine Untersuchung nach einigen Wochen zeigt, dass das Kanninchen Antikörper gegen das Blutserum entwickelt hat. Dem Kanninchen wurden auch das Blutserum von anderen Tieren injiziert. Es stellte sich heraus, dass die Anzahl der gebildeten Antikörper beim Menschen am größten ist. So lässt sich die Verwandtschaft zu verschiedenen Tieren biochemisch beweisen.

Die Beobachtung fasste der Wisenschaftler Ernst Haeckel in der Biogenetischen Grundregel zusammen:

Die Ontogenese Embryonalenwicklung ist eine Rekapitulation der Phylogenese (Stammentwicklung).

Das bedeutet, dass die Keimesentwicklung (Ontogenese) nur eine kurze, unvollständige Wiederholung der Stammesgeschichte (Phylogenese) sei.

• Das Kriterium der Lage. Das heißt: gleiche Lage im Körper z.B. Vorderextremitäten bei Wirbeltieren
• gleiche Bauweise oder Material
• Kriterium der Stetigkeit. Das heißt, dass es Übergangsformen gibt und sich die homologen Organe stückweit differenziert haben.

Beispiele für Homologie:

Herz- Kreislaufsystem bei Wirbeltieren mit einfachem und doppeltem Blutkreislauf

Blutkreislauf von Fischen:

Fische haben einen sehr einfachen Blutkreislauf. Ihr Herz ist das einfachste unter den Wirbeltieren.

Wie man auf dem Bild gut sehen kann, haben sie einen sogenannten einfachen Blutkreislauf. Das venöse Blut wird zu nächst einmal in die Kiemen gepumpt und dort mit Sauerstoff angereichert. Dann fließt es weiter durch den Körper und gibt den Sauerstoff an den Kapillaren ab um Kohlendioxid aufzunehmen und fließt dann wieder ins Herz um erneut in die Kiemen gepumpt zu werden.

Doppelter Blutkreislauf von Amphibien

Der Blutkreislauf von Amphibien ist schon komplexer. Sie haben einen Doppelten Blutkreislauf, das heißt das Blut wird zwei Mal gepumpt. Es wird erst in die Lungen gepumpt und dort mit Sauerstoff versorgt (das rote Blut ist das sauerstoffreiche Blut), dann fließt es zurück ins Herz und wird dort noch einmal angetrieben. Das Amphibien Herz besteht aus zwei Vorhöfen, die das sauerstoffreiche bzw. sauerstoffarme Blut aus dem Blutkreislauf entgegen nehmen und an das Herz weitergeben. Das Amphibien Herz besitzt nur eine Herzkammer, so kommt es zu einer vermischung des sauerstoffarmen und -reichen Blutes. Das vermischte Blut ist im Schaubild rosa gefärbt.

Der (doppelte) Blutkreislauf von Reptilien

Der Blutkreislauf von Reptilien ist noch komplexer als der der Amphibien. Wie man auf der Abbildung erkennen kann wird das sauerstofarme Blut zunächst in die Lungen gepumpt und dort mit Sauerstoff versorgt. Von dort aus fliest das Blut in die linke Herzkammer und wird in den Kopf gepumpt. Da die Trennung der beiden Herzkammern nicht vollständig ist, kommt es auch hier wieder zu Mischblut. Dieses Mischblut wird über die Körperaterie in den Körper gepumpt.

Die Reptilienhaben ein sher viel differenzierteres Herz als die Fische und Amphibien. Es gibt sowohl eine linke und eine rechte Vorkammer als auch eine linke und rechte Herzkammer. Die Herzkammern sind fast vollständig voneinander getrennt. Es gibt drei Hauptschlagadern. Eine Lungenaterie, die das sauerstoffarme Blut zur Lunge hinbefördert und wieder zum Herzen hin. Eine Kopfaterie, die das Sauerstoffreicheblut direkt zum Kopf transportiert und eine Körperaterie die es in den Körper pumpt.

Blutkreislauf der Vögel

Bei den Vögeln ist der Blutkreislauf noch weiter differenziert. Die beiden Herzkammern sind vollständig von einander getrennt, so kann kein Mischblut mehr entstehen. Außerdem gibt es nur noch zwei Hauptschlagadern, die Lungenaterie und die Aorta. Wobei von der Aorta dann noch einmal gesondert die Kopfaterie zum Kopf geht.

Blutkreislauf bei Säugern

Die Säugetiere haben das differenzierteste Blutkreislaufsystem. Wie bereits bei den Vögeln sind die beiden Herzkammern voneinander getrennt und es gibt nur noch zwei Hauptschlagadern. Allerdings findet man bei ihnen teilweise einen offenen Ductus Botalli. Das ist eine Verbindung zwischen der Lungenaterie und der Aorta. Diese Verbindung wird normalerweise vor der Geburt geschlossen, geschieht dies – wie in seltenen Fällen – nicht kann es im Säugetierblutkreislauf zu Mischblut kommen. Der Ductur Botalli wird in diesem Fall operativ geschlossen. Der Ductus Botalli ist ein rudimentäres Überbleibsel aus früheren Evolutionsstufen. Er ist zum Beispiel bei Reptilien vorhanden, deren Blutkreislauf sowieso mit Mischblut versorgt wird. Dieser Geburtsfehler tritt natürlich nicht nur bei Menschen auf sondern auch bei anderen Säugetieren wie z.B. Hunden.

Braunbär

Die meisten Tiere suchen im Herbst ihr zukünftiges Winterquartier. Diese sind kältegeschützte Orte, wie hohle Baumstämme, Erdhöhlen, Mäusegänge und Schlamm. Die Tiere fressen sich im Herbst eine dicke Fettschicht an oder legen einen Futtervorrat an, um sich im Winter davon zu ernähren.

Winterschläfer und Winterruher polstern ihre Schlaforte mit Heu, Laub und Haaren aus, um sich zusätzlich zu wärmen. Oft schlafen auch mehrere Tiere zusammen an einem Ort, um sich gegenseitig zu wärmen.

Der Grund für den lang anhaltenden Ruhezustand, sind die Außentemperaturen und der Nahrungsmangel. Weiterhin sind die immer kürzer werdenden Tage ein Signal für die Tiere, wobei auch das Nachlassen der Sonnenstrahlen einen Mangel von Vitamin D im Körper verursacht und so ein Erstarrungshormon in gang gesetzt wird. Das Aufwachen im Frühjahr beginnt mit dem Steigen der Außentemperatur.

Der Winterschlaf oder auch Torpor dauert 3 bis 7 Monate und wird unter anderm von Igel, Fledermaus, Siebenschläfer, Murmeltier und andern Säugetieren gehalten. Es ist jedoch kein Tiefschlaf, sondern eine Abwechselung von Schlafphasen und kurzen Wachphasen in denen Kot und Urin abgegeben und die Schlafposition verändert wird. Diese Tiere ernähren sich während des Winterschlafs von ihren Fettreserven. Die Körpertemperatur wird stark reduziert und auf 1 bis 9 Grad Celsius abgesenkt. Auch der Herzschlag wird stark reduziert und statt 200 Mal Minute auf nur noch 5 Mal pro Minute abgesenkt. Auch finden anstatt 50 Atemzügen nur noch 1 bis 2 Atemzüge pro Minute statt.

Die Winterschläfer haben zusätzlich ein braunes Fettgewebe, welches zu Energiezurückgewinnung dient. Bei Häufigen Aufwachen durch Störung kann das Tier jedoch sterben, da es zu viel Energie verbraucht und keine Nahrung findet um diesen Verlust wieder auszugleichen.

Wird es wärmer setzt bei dem Winterschläfer ein stundenlanges Muskelzittern ein, was sehr viel Energie benötigt. Sie Atmung wird dadurch angeregt und das Tier wacht langsam auf.

Der Winterruher, wie zum Beispiel Dachse, Eichhörnchen, Maulwürfe, Waschbären, Braunbären und auch einige Vögel wie der Mauersegler und der Ziegenmelker halten 4 bis 7 Monate Dämmerschlaf. Die Körpertemperatur wird nicht so stark gesenkt wie bei den Winterschläfern. Einige Winterruher verkleinern jedoch ihre Organe bis zu 30%.

Im Gegensatz zum Winterschläfer wacht der Winterruher häufig auf und sucht nach Nahrung. Jedoch ist es von der Temperatur abhängig ob die Tiere auf Nahrungssuche gehen und wie viel sie finden, so bleiben zum Beispiel Braunbären in Sibirien bis zu 7 Monate lang in ihrer Höhle ohne Nahrungsaufnahme und ohne Abgabe von Kot oder Urin. In Europe, wo die Temperaturen jedoch nicht so tief fallen, verlässt der Bär mehrfach seine Höhle. In Zoos halten Bären keine Winterruhe.

Das Hormon HIF macht es Tieren möglich bei monatelangem Dämmerschlaf, keinen Verlust von Muskelkraft zu erleiden.

Fische, Frösche, Eidechsen, Schildkröten, andere Reptilien und Insekten halten weder Winterruhe noch Winterschlaf, sondern verfallen in eine Kältestarre, welche auch Torpidität genannt wird. Diese dauert bis zu 4 bis 6 Monate und tritt nur bei wechselwarmen Tieren ein. Diese Tiere erstarren bei Kälte und wachen wenn es wärmer wird wieder auf. Jedoch kann man diese Tiere nicht aufwecken und somit sterben sie den Kältetod, falls die Außentemperatur zu weit fällt.

Der Herzschlag und die Atmung sind fast auf Null gesenkt. Um das Gefrieren des Blut und andern Körperflüssigkeiten liegt ein erhöhter Glukosespiegel vor. Die Körpertemperatur ist gleich mit der Außentemperatur. Die Augen bleiben während der Kältestarre offen trotz der auf so gut wie null gesenkten Lebensvorgänge.

Es gibt verschiedene Arten von Parasiten

• Außenparasit: z.B. Flöhe oder Läuse
• Innenparasit: z.B. Bandwürmer oder Viren
• Temporäre Parasiten: z.B. Mücken
• Permanente Parasiten: Trichinen, Malariaerreger etc.

Symbiose

Das Zusammenleben von Lebewesen aus verschiedenen Arten, wobei jeder Partner einen Vorteil erzielt nennt man Symbiose.

Zur Konkurrenzvermeidung haben unterschiedliche Arten verschiedene Ansprüche an die Umwelt entwickelt. Die Gesamtheit aller spezifischen Umweltansprüche, die für das Überleben einer Art notwendig sind, werden als ökologische Nische bezeichnet.
Die Ökologische Nische ist allerdings kein Raum oder Ort. Sondern ein System, dass die unterschiedlichen Ansprüche und die Wechselwirkung der Organismen und der Umwel beschreibt.

Die sogenannte Einnischung einer Art beruht somit also auf einer bestimmten Ernährung, jahreszeitlichen Aktivitätsmustern etc.

• Sonnenpflanzen benötigen eine hohe Lichtintensität.
• Halbschattenpflanzen gedeihen bei vollem Sonnenlicht können aber auch Schatten vertragen
• Langtagpflanzen blühen nur bei einer täglichen Belichtungsdauer von mehr als 12 Stunden
• Kurztagpflanzen blühen nur bei einer täglichen Belichtungsdauer von weniger als 12 Stunden

Wasser als ökologischer Faktor

• Wasserpflanzen (Hydrophyten) haben keinen Verdunstungsschutz und kaum ausgebildete Wurzeln
• Trockenpflanzen (Xerophyten) haben einen hohen Verdunstungsschutz, eine dicke Cuticula, eingesenkte Spaltöffnungen, mehrschichtige Epidermis, ein weit verzweigtes Wurzelsystem und dringen tief in die Erde ein.

• Bei Sonne suchen sie den Schatten, zuviel Sonne hätte erst den Sommerschlag und später auch den Hitzetod zur Folge.
• Bei kühlem Wetter suchen sie die Sonne
• Im Herbst suchen sie einen frostfreien Platz und verfallen in Kältestarre
• Strenger Frost hätte den Kältetod zur Folge

Gleichwarme (homoitherme) Tiere sind Säugetiere und Vögel. Ihre Körpertemperatur wird durch das Regulierungszentrum im Gehirn gesteuert. Dies macht die Tiere größtenteils unabhängig von den Temperaturen. Hierzu wird allerdings ein hoher Nahrungs- und Energiebedarf benötigt.
Außerdem können sich viele Tiere durch dickes Fell oder Federn vor der Kälte schützen.

RGT-Regel

Die Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel
Bei einer Temperaturerhöhung von 10°C beschleunigen sich die Stoffwechselvorgänge um das zwei- bis drei-fache.

Klimaregeln:

Bergmannsche Regel

Laut der Bergmannschen Regel sind innerhalb eines Verwandtschaftskreises die Vertreter einer Art in kälteren Regionen größer als die in wärmeren Regionen.
Dies erklärt sich dadurch, dass die größeren Körper pro Volumeneinheit langsamer auskühlen als kleine.

Dies lässt sich am Beispiel des Pinguins belegen:
Der größte und schwerste Pinguin (ca. 125 cm groß) ist der Kaiserpinguin und lebt in der Antarktis. Der Magelanpinguin auf Feuerland und den Falkland Inseln misst nur etwa 70 cm und der kleinste Vertreter, der Galapagospinguin auf den Galapagosinseln kommt gerade einmal auf 50 cm.
Allensche Regel

Die Allensche Regel besagt, dass die Körperfortsätze wie Ohren, Schwanz, Beine etc. bei gleichwarmen Tieren innerhalb eines Verwandschaftskreises in wärmeren Regionen größer sind und mehr vom Körper abstehen.
In kälteren Regionen sind diese Fortsätze kleiner und liegen enger am Körper. Dies hat zur Folge, dass die Tiere in wärmenren Regionen die Körperwärme besser über die Körperfortsätze an die Umwelt abgeben können. In kälteren Regionen, sind die Körperfortsätze durch das eng am Körper liegen besser geschützt und frieren so nicht so schnell ab.

1. Dem lichtabähngigen Primärfaktor (auch Lichtreaktion genannt), findet im Grana der Chloroplasten statt.
2. und dem lichtunabhängigen Sekundärfaktor (auch Dunkelreaktion genannt) welcher im Stroma der Chloroplasten stattfindet.

Die Begriffe Lichtreaktion und Dunkelreaktion sind irreführend. Da die Dunkelreaktion auch bei Licht stattfindet, allerdings dort die Messwerte von der Lichtreaktion überschattet.

Im Verlauf der Lichtreaktion wird Wasser gespalten. Dabei wird ATP erzeugt und Sauerstoff freigesetzt.
Der Aufbau von Kohlenhydraten aus CO2 findet während der Dunkelreaktion statt.

Die lichtabhängigen Primärvorgänge wandeln die Lichtenergie in chemische Energie um. Die Absorbation von Lichtenergie bewirkt, dass die Elektronen des Chlorophyllmoleküls in einen energiereichen Zustand (der sog. Anregungszustand) übergehen. Die Rückkehr in den Grundzustand (exergonische Reaktion) setzt diese, aufgenommene Energie dann wieder frei.

Bei der freigesetzten Energie handelt es sich um Wärmeenergie.

Bei der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (Lichtreaktion) wird Wasser gespalten (Fotolyse) und ATP gebildet (Fotophosphorylierung). Die durch die Lichtenergie angeregten Eletronen des Chlorophylls verlassen den Molekülverband (Elektronendonator II) und werden von einem Elektronenakzeptor aufgenommen. Über eine Reihe von Redoxreaktionen (Elektronentransportkette) werden die Elektronen weitergeleitet, bis sie schließlich vom NADP+ aufgenommen werden.

Der Elektronendonator II entzieht sich seinerseits dem Wasser Elektron.

=> Durch diesen Vorgang wird Wasser gespalten! (Das nennt man: Fotolyse des Wassers!) und es entstehen Sauerstoff und Protonen!

Der Sauerstoff wird dann an die Umgebung abgegeben. Die Protonen gelangen wie zuvor die Elektronen zum NADP+ und es entsteht NADPH+H+.

Die Anregung der Chlorophyllmoleküle durch Lichtenergie ist ein endergonischer Vorgang. Durch die Fotolyse des Wasser und die Reduktion von NADP+ zu NADPH+H+ ist ein Teil der absobierten Lichtenergie gebunden worden.

Ein anderer Teil der Energie wird zur ATP-Synthese herangezogen. Zum einen erfolgt die ATP-Snythese zwischen Fotosystem I und Fotosystem II (nicht zyklische Fotophosphorylierung), zum anderen können Elektronen innerhalb des Fotosystems I auf ein niedriges Energieniveau zurückfallen und mit der dabei frei werdenden Energie ATP bilden. (zyklische Fotophosphorlierung).

Der Lichtunabhängige Sekundärfaktor auch bekannt als Dunkelreaktion

=> Calvinzyklus

Die Energiereichen Produkte aus der Lichtreaktion (NADPH+H+ und ATP) können in der Dunkelreaktion im Stroma der Chloroplasten für eine endergonische Reaktion zum Aufbau von Glucose und CO2 benutzt werden.
Die Dunkelreaktion findet immer statt, nicht nur im Dunkeln. Allerdings lassen sich bei Lichteinfluss keine relevanten Messwerte erkennen, da gleichzeitig durch die Lichtreaktion CO2 verbraucht wird.
Bei der Dunkelreaktion wird Sauerstoff aus der Luft aufgenommen, dieser Reagiert zunächst mit Ribolosebiphosphat. Über die Zwischenstufen Glycerinsäurephosphat und Triosephosphat entsteht schließlich Glucose. Von 12 Triphosphatmolekülen werden jediglich zwei zu Glucose. Die restlichen 10 werden zum Aufbau von 6 Ribolosebiphosphat Molekülen als Akzeptor des CO2 benötigt.