Organismengruppen: Ein Überblick

Organismengruppen: Ein Überblick

 

Wie bereits erwähnt, führten Anpassungsvorgänge an unterschiedliche Klima- und Bodenbedingungen sowie an andere Lebewesen im gleichen Lebensraum zur Differenzierung der Organismen in viele, verschiedenartig gebaute Gruppen. Dabei stellt sich jedoch die Frage, weshalb die Anzahl der Organismengruppen nicht wesentlich geringer ausfällt, als es tatsächlich der Fall ist. Verständlich wird dieser Sachverhalt erst, wenn man berücksichtigt, dass die Entwicklung der Lebewesen niemals gezielt auf eine bestmögliche Anpassung an die herrschenden Umweltbedingungen abläuft, sondern dass alle Erbänderungen Zufallsereignisse darstellen. Jede Mutation, die ihren Träger nicht in seiner Lebensfähigkeit (Vitalität) einschränkt, bleibt erhalten und wird weitervererbt. Lediglich die vitalitätsmindernden Mutationen verschwinden wieder mit ihren Trägern aus den Populationen. So entstehen viele genetische Ausgangspunkte für weitere Mutationen und Auslesevorgänge. Dies führt notwendigerweise zu einer außerordentlich großen Formenvielfalt, wobei jede Form für sich mehr oder minder gut zu den gegebenen Umweltbedingungen passt.

 

 Protozoen als einfach gebaute Eukaryoten

 

Zu den am einfachsten gebauten Eukaryoten gehören die Protozoen, die häufig in vier Gruppen unterteilt werden: Flagellaten, Rhizopoden, Sporozoen und Ciliaten. Protozoen leben stets in Feuchtbiotopen, und zwar sowohl im Süß- als auch im Salzwasser. Dabei handelt es sich — von Bau und Lebensweise her betrachtet — um eine sehr heterogene Gruppe. Kleinere Formen besitzen meist einen Zellkern, größere dagegen zwei und mehr Kerne, die unterschiedliche Funktionen erfüllen: Beispielsweise besitzen die Wimpertierchen oder Ciliaten zusätzlich zum großen Zellkern (Makronucleus) einen kleinen Kern (Mikronucleus) für die Steuerung des Zellstoffwechsels. Der Zellmembran ist eine Schicht aus Mucopolysacchariden aufgelagert, die teils flexibel wie bei den Amöben, teils aber recht fest ist. Der Fortbewegung dienen längere Geißeln oder viele kurze Wimpern. Bei manchen Protozoen ist die Zelloberfläche glatt und so flexibel, dass die Zelle Ausstülpungen bilden kann, die Rhizopodien. Mit deren Hilfe sind Kriechbewegungen möglich, wie beispielsweise bei den Amöben. Andere Protozoen, so etwa die Foraminiferen und Radiolarien, können ihre Zellhülle durch Einlagerung von Kieselsäure oder Kalk in eine starre Schale verwandeln.

 

Normalerweise ernähren sich die Protozoen heterotroph. Nicht verdauliche Bestandteile können sie auf unterschiedliche Art und Weise wieder ausscheiden. Unter den Flagellaten aber, die sich mit einer Geißel fortbewegen, gibt es Formen, die ähnlich wie Pflanzen einen Photosyntheseapparat besitzen und sich dementsprechend autotroph ernähren. Sie werden deshalb auch als Phytoflagellaten bezeichnet. Diese Form der Ernährung taucht bei vielzelligen Tieren (Metazoen) nie auf.

 

Die Fortpflanzung der Protozoen kann durch Zellteilung erfolgen und zusätzlich durch — keineswegs einheitlich ablaufende — sexuelle Vorgänge. Teilweise beobachtet man einen Wechsel von sexueller und asexueller Fortpflanzung (homophasischer Generationswechsel).

 

 Pflanzen

 

Ebenfalls zu den Eukaryoten gehören die Pflanzen; sie besitzen also einen Zellkern und Mitochondrien, und dies gilt auch für die einfach organisierten Formen der Algen. Zusätzlich enthalten ihre Zellen mehr oder minder große Zellsaftvakuolen sowie Plastiden, die in allen grünen Pflanzenteilen zu photosynthetisch aktiven Chloroplasten ergrünen. In farblosen Pflanzenteilen, wie den Wurzeln, oder bei Vollparasiten, etwa bei der farblosen Kleeseide, bilden die Plastiden farblose Leukoplasten, die der Stärkespeicherung dienen. Außerdem sind die Pflanzenzellen von einer Zellwand umgeben, die hauptsächlich aus Cellulose und Hemicellulose besteht und die bei verholzten Geweben auch Lignin enthält. Samenpflanzen entwickeln drei deutlich voneinander verschiedene Organe: Wurzeln zur Verankerung der Pflanze im Boden und zur Aufnahme von Mineralstoffen und Wasser, Blätter mit meist grünen Chloroplasten für die Photosynthese und zur dosierten Wasserabgabe sowie Sprosse, die die Blätter in eine günstige Stellung zum Licht bringen.

 

Pflanzen verfügen über Leitbündel zum Stofftransport. Sie erstrecken sich von den Wurzelspitzen durch den Spross bis an den Rand der Blätter. Leitbündel sind stets untergliedert in einen Holzteil, das Xylem, und einen Siebteil, das Phloem. Der Holzteil besteht aus relativ weitlumigen Röhren, den Tracheen mit einem Durchmesser von circa 30 bis 400 Mikrometer und den Tracheiden mit einem Durchmesser von circa 20 bis 40 Mikrometer (ein Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter). Tracheen und Tracheiden befördern Wasser, einschließlich der darin gelösten Stoffe, aus den Wurzeln in die Blätter. Angetrieben wird dieser akropetale Transport durch den ständigen Wasserverlust der Blätter (Transpiration), der sich bis in die Leitbündel fortpflanzt und so den Transpirationssog bildet. Der Transpirationssog wird durch die Fähigkeit der Wurzelrinde unterstützt, Wasser aktiv in die Leitbündel zu pressen, um damit den Wurzeldruck zu erzeugen.

 

Der in den Leitbündeln parallel zum Holzteil verlaufende Siebteil besteht bei Blütenpflanzen aus lebenden, aber kernlosen Zellen, die untereinander durch viele feine Poren (Siebplatten) verbunden sind. Deshalb müssen die Funktionen des Zellkerns von einer Nachbarzelle übernommen werden. Die Zellen des Siebteils transportieren vorzugsweise Assimilate zu all jenen Stellen der Pflanze, die Assimilate verbrauchen, also in die Wurzeln ebenso wie zu wachsenden Früchten und Sprossspitzen. Der Transport im Siebteil wird durch ein Gefälle des osmotischen Drucks in den Siebröhren in Gang ge- setzt (Druckstrom), wobei das osmotische Gefälle dadurch entsteht, dass in bestimmten Bereichen der Pflanze Assimilatproduzenten, nämlich die Blätter, und Assimilatverbraucher — also wachsende Sprossspitzen, Wurzelspitzen und Früchte oder Speicherknollen — existieren.

 

Eine Epidermis oder Außenhaut (in der Wurzel Rhizodermis) übernimmt den Abschluss des Pflanzenkörpers nach außen. Diese kann je nach Wasserversorgung der Pflanze und je nach der Intensität der Sonneneinstrahlung zusätzlich verstärkt oder, bei hohen Stämmen, durch ein verkorktes Periderm oder eine verkorkte Borke ersetzt sein.

 

Alle Erscheinungsformen der Samenpflanzen gehen auf die drei Organe Wurzeln, Sprosse und Blätter zurück, die in mannigfaltiger Weise modifiziert werden können. So lassen sich auch ein Kugelkaktus oder ein Lebender Stein allein auf diese Organe zurückführen, selbst wenn es auf den ersten Blick nicht so aussehen mag. Auch die Blüten können auf einen Sprossabschnitt mit Blättern zurückgeführt werden. Die Blattstruktur tritt bei Kelch- und Kronblättern noch deutlich zutage. Staubgefäße verraten ihre Abstammung von den Blättern beispielsweise bei vielen gefüllten Rosenblüten, wo mitunter an einem der inneren Blütenblätter eine Staubbeutelkante zu erkennen ist. Dass der Stempel von Blättern abstammt, offenbart sich nur in den seltensten Fällen, etwa wenn eine Blüte in ihrer Mitte plötzlich einen beblätterten kleinen Spross entstehen lässt.

 

 Pilze

 

Pilze sind Eukaryoten ohne Plastiden, deren Zellen, außer bei den primitivsten Formen, von einer festen Wand aus Chitin oder seltener Cellulose umgeben sind. Während einfachere Pilze, wie etwa die Hefen, einzellig bleiben oder nur kurze Zellfäden entwickeln, sind die Zellen der höheren Pilze zu langen, oft verzweigten Fäden, den Hyphen, zusammengeschlossen. Über diese Hyphen, die sich, dem menschlichen Auge unsichtbar, über eine große Fläche ausdehnen können, nimmt der Pilz Nährstoffe mittels Absorption auf. Durch eine kleine Öffnung in den Trennwänden zweier benachbarter Zellen, den Porus, bleibt eine Cytoplasmabrücke erhalten, durch die Nährstoffe und das Cytoplasma ausgetauscht werden. Da sich das Cytoplasma ständig bewegt, kommt dieser Austausch nicht zum Erliegen. Die Pilzhyphen bilden ein mehr oder weniger dichtes Flechtwerk, das Mycel. Nur zum Zeitpunkt der Sporenbildung kann das lockere Mycel in Fruchtkörpern zu einem festeren Flechtgewebe, dem Plektenchym, zusammentreten, wie es beispielsweise vom Champignon und anderen Hutpilzen bekannt ist.

 

Bei den höher entwickelten Pilzen, den Ascomyceten (Schlauchpilzen) und den Basidiomyceten (Ständerpilzen), enthalten die Zellen während des größten Teils ihrer Entwicklung zwei Zellkerne, was im Reich der vielzelligen Lebewesen einmalig ist. Um diesen zweikernigen oder dikaryotischen Zustand bei jeder Zellteilung aufrechtzuerhalten, bedarf es komplizierter Teilungsmodalitäten, die je nach der Abteilung der Pilze unterschiedlich ausfallen, was unter anderem als Kriterium für die Klassifikation der Pilze verwendet wird.

 

Der Ursprung der Pilze liegt bis heute im Dunkeln. Es wird angenommen, dass sie sich schon frühzeitig nach der Entstehung der Eukaryoten neben Tieren und Pflanzen selbstständig entwickelt haben. Pilze ernähren sich immer heterotroph, und zwar überwiegend saprobiontisch, also von abgestorbenem organischem Material. Viele Pilze leben eng in Symbiose mit Pflanzen zusammen. Eine derartige Symbiose sind die Flechten, bei denen meist Schlauchpilze mit niederen Grünalgen oder Cyanobakterien eine strukturelle Einheit bilden, wobei die Pilzhyphen die Algen oder die Cyanobakterien umspinnen und mit Saugorganen (Haustorien) in die zur Photosynthese befähigten Zellen eindringen. Die beiden Symbiosepartner sind nicht nur hinsichtlich ihrer Ernährung voneinander abhängig, sie bilden auch gemeinsam spezielle Stoffe, die Flechtenstoffe, die keiner der beiden Partner für sich allein herstellen könnte. Die Flechtenpilze sind ohne ihren Symbiosepartner in freier Natur nicht lebensfähig.

 

Eine andere bedeutende Pilzsymbiose ist die Mykorrhiza bei der die Pilze mit Pflanzenwurzeln vergesellschaftet sind. Bei dieser Symbiose umspinnen die Pilze, meist Ständerpilze, die feinen Saugwurzeln der Pflanzen und dringen in deren Rinde ein (aber niemals in den Zentralzylinder der Wurzeln). Liegt eine Ektomykorrhiza vor, die zumeist bei Waldbäumen vorkommt, durchwachsen die Pilzfäden lediglich die Interzellularräume in der Wurzelrinde. Bei der Endomykorrhiza dringen die Pilze sogar in die Zellen der Wurzelrinde ein, ohne diese allerdings dadurch abzutöten. Auch die Mykorrhiza ist durch eine enge gegenseitige Abhängigkeit der Symbiosepartner voneinander gekennzeichnet, denn die Pflanzen wachsen ohne Pilze nur noch kümmerlich und die Pilze können ohne Pflanzen meist keine Hüte mit Sporen bilden.

 

 Schwämme und Hohltiere

 

Tiere sind Eukaryoten ohne Zellwände und ohne Plastiden. Allerdings wird jede Zelle von einer Phospholipidmembran umhüllt. Nur die niedrigsten Organisationsstufen der Tiere leben ein- oder wenigzellig. Alle höher organisierten Formen bilden stark differenzierte Gewebe und Organe aus. Die Ernährung erfolgt ausschließlich heterotroph. Vielzellige Tiere besitzen einen Verdauungstrakt, in dem die aufgenommene Nahrung zerkleinert und enzymatisch gespalten wird, damit die so vorbereiteten, kleinen organischen Moleküle von einem speziellen Resorptionsgewebe aufgenommen werden können.

 

Sehr einfach gebaute vielzellige Tiere sind Schwämme und Hohltiere. Schwämme (Porifera) bestehen aus einer vielzelligen Körperhülle (Epithel), die einen Körperinnenraum vom umgebenden Milieu, in diesem Fall Wasser, trennt. Der Körperhohlraum besitzt viele Ein- und Ausströmöffnungen. Echte Muskel- und Nervenzellen fehlen noch, sie sind erst ab der Organisationsstufe der Hohltiere oder Coelenteraten zu finden. Bei diesen besteht die Körperhülle aus zwei Keimblättern, die sich während der Individualentwicklung aus der befruchteten Eizelle bilden: dem innen liegenden Entoderm und dem außen liegenden Ektoderm. Während Schwämme noch gar keine Symmetrie des Körperbaus erkennen lassen, weisen die Hohltiere eine radiäre Symmetrie auf und werden daher auch Radiata genannt.

 

Diese Radiärsymmetrie wird im Verlauf der weiteren Evolution durch eine bilaterale Symmetrie des Körpers abgelöst. Alle Tiere, die diese Symmetrie besitzen — und das sind die meisten —, werden als Bilateria zusammengefasst. Bei den Bilateria wird zwischen Ektoderm und Entoderm als drittes Keimblatt ein Mesoderm angelegt. Dieses dritte Keimblatt umschließt eine sekundäre Leibeshöhle.

 

 Ringelwürmer und Gliederfüßer

 

Eine wichtige Entwicklungsstufe auf dem Weg von den einfachen zu den hoch entwickelten vielzelligen Tieren nehmen die bereits zu den Bilateria zählenden Ringelwürmer (Anneliden) ein, deren herausragendes Baumerkmal in einer Segmentierung des Körpers besteht, so wie es beispielsweise vom Regenwurm bekannt ist. Jedes der Körpersegmente enthält eine sekundäre Leibeshöhle, das Coelom. Als Exkretionsorgane für überschüssige Stoffwechselendprodukte dienen Metanephridien, ein Paar pro Segment, die jedoch jeweils erst im folgenden Segment nach außen münden. Das Nervensystem der Anneliden bildet in jedem Körpersegment ein Paar Nervenknoten (Ganglien), die unterhalb des Darms liegen und die von Segment zu Segment durch Nervenstränge, das Bauchmark, miteinander verbunden sind. Der Darm durchzieht den ganzen Körper, ebenso wie das Blutgefäßsystem, das jedoch pro Segment ein Ringgefäß aufweist, das die oberhalb und unterhalb des Darms liegenden Längsgefäße miteinander verbindet. Die Geschlechtsprodukte der meist zwittrigen Tiere werden durch die Kanälchen der Metanephridien nach außen abgeführt. Den gesamten Körper hüllt ein Haut-Muskel-Schlauch ein, der außen an jedem Segment meist zwei Borstenbüschel trägt. Eine Sonderstellung im segmentierten Wurmkörper nimmt lediglich das kleinere Kopfsegment ein, das einen besonders stark entwickelten Nervenknoten, nämlich das Oberschlundganglion, aufweist. Von hier aus strahlen Nervenfortsätze zu den primitiven Augen und zu den Kopftentakeln aus.

 

Der auffälligen Gliederung des Körpers in Segmente begegnet man erneut beim Stamm der Gliederfüßer, den Arthropoden. Allerdings hat hier gegenüber den Ringelwürmern insofern eine Weiterentwicklung stattgefunden, als jeweils mehrere Segmente zusammen strukturelle und funktionelle Einheiten bilden. Sechs Segmente bilden zusammen einen Kopf, das Caput, an dem die segmentale Herkunft oft nur noch anhand der Kopffortsätze, wie Fühler oder Kauwerkzeuge, zu erkennen ist. Drei weitere Segmente formen ein ebenfalls meist starres Bruststück, Thorax genannt, dessen Fortsätze sich zu Fortbewegungsorganen ausgebildet haben. Elf Segmente bilden schließlich den Hinterleib, das Abdomen, wobei die Abdominalsegmente meist noch gegeneinander bewegt werden können. Äußere Segmentfortsätze sind hier in der Regel nicht mehr klar erkennbar, ausgenommen die oftmals vorhandenen Sprungeinrichtungen oder Begattungsorgane. Die Außenhaut (Epidermis) sondert nach außen Chitin ab, das den Tieren eine feste Schale, die auch als Außenskelett bezeichnet wird, verleiht und ein Leben an trockenen Orten ermöglicht.

 

 Insekten

 

Betrachtet man ein Insekt als charakteristischen Vertreter der Gliederfüßer, dann erkennt man auch am inneren Aufbau eine gegenüber den Ringelwürmern stark fortgeschrittene Organdifferenzierung. Der Verdauungstrakt ist in Vorder-, Mittel- und Enddarm gegliedert. Blutkreislauf und Nervensystem hingegen weisen zwar keine prinzipiellen Unterschiede zu denjenigen der Ringelwürmer auf, der Blutkreislauf ist jedoch offen angelegt. Das heißt, ein Herz pumpt das Blut in die Leibeshöhle, wo es durch die Gewebsspalten zirkuliert, ehe es von einer Vene gesammelt und zum Herzen zurückgeführt wird. Komplizierter aufgebaut und weitaus leistungsfähiger sind oftmals die Augen und das wesentlich komplexere Oberschlundganglion. Eine grundsätzlich neue Einrichtung stellt das Exkretionssystem dar. Anstelle der segmental angelegten Metanephridien der Ringelwürmer befinden sich im Hinterleib der Insekten Malpighi-Gefäße, deren Bau dem Anfangsstück der Nephronen bei den Wirbeltieren entspricht. Sie münden nicht nach außen, sondern in den Verdauungstrakt. Grundsätzlich neu ist auch die Sauerstoffversorgung des Körpers über Tracheen. Diese entstehen als Einstülpungen der Außenhaut des Abdomens und durchziehen als feines Kanälchensystem den gesamten Körper einschließlich der besonders sauerstoffbedürftigen Flugmuskulatur. Auf diese Weise wird eine intensivere Sauerstoffversorgung der Muskeln erreicht als bei allen anderen Tierarten. Die Sexualorgane, also die Keimdrüsen (Gonaden) der Insekten, liegen ausschließlich im Hinterleib und münden über eine Pore nach außen.

 

Im äußeren Aufbau fallen die fünf paarigen Kopfextremitäten auf, die dem Zusammenschluss des Kopfes aus sechs Segmenten zu widersprechen scheinen. Bei Krebsen, einer anderen Gruppe von Gliederfüßern, treten allerdings zwei Paar Antennen auf, sodass hier tatsächlich von sechs Kopfsegmenten ausgegangen werden muss. Der Thorax trägt neben drei Paar Laufbeinen auf der Rückenseite zwei Paar Flügel, die als Ausstülpungen der Thorakalsegmente entstehen. Sie besitzen keine eigene Muskulatur. Vielmehr werden die Flügel durch Bewegungen der entsprechenden Thorakalsegmente, die durch Gelenkhäute beweglich miteinander verbunden sind, passiv mitbewegt. Bei manchen Arten kam es im Laufe der Entwicklung jedoch zu einem teilweisen oder völligen Schwund der Flügel, wie beispielsweise bei den Tierläusen oder bei den Schildlausweibchen. Primär flügellos sind die Urinsekten.

 

 Bereits Weichtiere besitzen ein leistungsfähiges Zentralnervensystem

 

Die Weichtiere (Mollusken) haben sich in ihrer Organisationsform weit vom segmentierten Körperbau entfernt, wenngleich fossile Formen einen solchen Aufbau noch klar erkennen lassen. Bei den heute lebenden Weichtieren ist der Körper jedoch ganz anders gegliedert. Ein Kopffuß, Cephalopodium genannt, dient sowohl als Kopf als auch als Fortbewegungsorgan. Auf dem Rücken des Cephalopodiums bilden sich ein Eingeweidesack und ein Mantel (Pallium), der den Eingeweidesack einhüllt. Zwischen Mantel und Eingeweidesack verbleibt ein Hohlraum, die Mantelhöhle, in die Exkretions- und Geschlechtsorgane münden und die Kiemen für die Atmung hineinragen. Bei den Tintenfischen (Cephalopoden) kann der Fuß in mehrere Arme aufgeteilt werden. Bei den Schalenweichtieren scheidet der Mantel eine Kalkschale ab, die von Art zu Art stark in Größe und Gestalt variieren kann. Der Verdauungstrakt ist wiederum in Vorder-, Mittel- und Enddarm gegliedert, wobei der Vorderdarm meist eine zungenartige Raspel, die Radula, enthält. Mit ihr kratzen viele Mollusken, vor allem die Schnecken, ihre Nahrung von Steinen ab. In den Mitteldarm mündet eine Mitteldarmdrüse, die sowohl Leber- als auch Bauchspeicheldrüsenfunktionen erfüllt. Wie bei den Gliederfüßern ist der Blutkreislauf wiederum offen angelegt. Das Nervensystem zeigt eine Konzentrierung auf vier bis fünf Hauptganglienpaare, die erstmals ein leistungsfähiges Zentralnervensystem bilden. Am weitesten ist diese Gehirnbildung (Cerebralisation) bei den Tintenfischen vorangeschritten. Diese besitzen außerdem hoch entwickelte Augen sowie Schweresinnesorgane.

 

 Chordatiere

 

Wurde bei den bisher betrachteten Tieren (den Protostomiern) der embryonal angelegte Mund auch beim ausgewachsenen Tier zum Mund und der Gegenpol des Verdauungstrakts zum After, so gehören die Chordatiere zu den Deuterostomiern, bei denen der Urmund später den After bildet, während ein Mund im Verlauf der Embryonalentwicklung neu angelegt wird. Sie bilden rückenseitig, also über dem Darm liegend, einen in der Längsachse des Körpers verlaufenden flexiblen Knorpelstab, die Chorda dorsalis aus.

 

Alle zu den Chordatieren gehörenden Tierklassen zeigen eine überaus große Variabilität in ihrem Aussehen. Dennoch haben sie wenigstens vier morphologische Merkmale gemeinsam, die zumindest über einen gewissen Zeitraum, oft im Embryonalstadium, vorhanden sind: Dies ist einmal die Chorda dorsalis, die bei den Wirbeltieren zur Wirbelsäule wird. Ein weiteres Merkmal ist das während der Embryonalentwicklung entstehende, ebenfalls rückenseitig gelegene Neuralrohr, das später das Zentralnervensystem bildet. Meist auch nur während des Embryonalstadiums ist der Schlund über Kiemenspalten mit der Außenwelt verbunden und bildet so einen Kiemendarm. Als viertes gemeinsames Merkmal besitzt die überwiegende Zahl der Chordaten einen hinter dem After gelegenen Schwanz; dieser wird noch beim Menschen embryonal angelegt und bildet sich erst im Verlauf der Embryonalentwicklung zurück. Der bedeutendste Unterstamm der Chordatiere sind die Wirbeltiere, zu denen auch wir Menschen gehören.

 

 Wirbeltiere

 

Wirbeltiere zeigen eine besonders große Zahl spezieller Differenzierungen an Außenhaut, Skelett, Nervensystem mit Sinnesorganen, Blutkreislauf und Verdauungstrakt. Um dennoch einen gewissen Überblick über die wichtigsten Bauprinzipien der Wirbeltiere zu erhalten, soll ein Grundbauplan für diesen Unterstamm der Tiere entworfen werden.

 

Eines dieser grundlegenden Bauprinzipien besteht in der Bildung eines knöchernen Innenskeletts, das zunächst nur in Form von Knorpel (Bindegewebsmasse) angelegt wird. Dazu scheiden die Bindegewebszellen in ihre gemeinsamen Zellzwischenräume (Interzellularräume) eine mehr oder minder steife, gallertige Substanz aus, die vorzugsweise aus Chondroitinsulfat besteht, in das Kollagenfasern eingelagert sind. Dieses Material ist von zähschleimiger Konsistenz und dadurch ein festes und gleichzeitig flexibles Stützmaterial. Später verkalkt das Gerüstwerk durch Einlagerung von Calciumcarbonat und Calciumphosphat und erhält damit erst die charakteristische Festigkeit der Knochen. Den zentralen Bereich des knöchernen Stützskeletts bildet eine Wirbelsäule, die im Unterschied zur Chorda gegliedert und damit flexibel gestaltet ist. Durch die Bildung der Wirbelsäule wird die Chorda bis auf Reste in den Wirbelkörpern verdrängt. Seitlich schließen sich an die Wirbelkörper Knochenspangen an, die Rippen, die besonders im vorderen Rumpfbereich stark ausgebil- det sind und den Brustkorb bilden. Von einigen entwicklungsgeschichtlich alten Fischen abgesehen, werden außerdem paarige Extremitäten oder Gliedmaßen angelegt. Die Extremitäten gehen ursprünglich auf vielstrahlige Paare von Brust- und Bauchflossen bei Fischen zurück, aus denen sich schließlich die fünffingrigen Extremitäten der Vierfüßer (Tetrapoden) ableiteten, wie anhand von Versteinerungen ausgestorbener Wirbeltiere lückenlos belegt werden kann. Die fünfstrahligen Extremitäten sind allerdings bei Huftieren so weit zurückgebildet, dass äußerlich nur noch ein bis zwei Hufe erkennbar sind. Über Schultergürtel und Beckengürtel, die jeweils aus mehreren Einzelknochen bestehen, sind die Extremitätenpaare beweglich mit der Wirbelsäule verbunden.

 

Das Knochenskelett stützt nicht nur den Körper, sondern schützt auch das hoch entwickelte Nervensystem der Wirbeltiere, denn dessen zentrale Leitungsbahnen werden in einem Rückenmark zusammengefasst, das innerhalb der Wirbelsäule verläuft. Kopfseitig mündet das Rückenmark in ein aus fünf Elementen bestehendes Gehirn als zentrale Steuereinheit, das in einem knöchernen Schädel geschützt liegt.

 

Der Verdauungstrakt bietet trotz seiner Vielgestaltigkeit bei den einzelnen Wirbeltierarten prinzipiell wenig Neuerungen. Ein Mund, der der Nahrungsaufnahme dient, geht in einen Schlund oder Ösophagus über. Dieser mündet in einen Magen, der bei verschiedenen Wirbeltiergattungen auch mehrgliedrig angelegt sein kann. An den Magen als zentrales Verdauungsorgan schließt sich der Darm an, der häufig in mehrere, funktionell verschiedene Abschnitte gegliedert ist und schließlich in einem After nach außen mündet. Wichtige Anhangsdrüsen des Darms sind Leber und Bauchspeicheldrüse.

 

 Der Blutkreislauf der Wirbeltiere ist stets geschlossen

 

Bei Wirbeltieren ist der Blutkreislauf stets geschlossen angelegt. Das Blut wird also nicht in Interzellularräume (in diesem Fall Lacunen genannt) des Körpers gepumpt, sondern bleibt vielmehr in eigenen, röhrenförmigen Blutgefäßen, die den gesamten Körper in einem immer feiner werdenden Maschenwerk durchziehen. Es werden dabei die vom Herzen in den Körper führenden Arterien und die aus dem Körper zum Herzen führenden Venen unterschieden. Angetrieben wird das Blut durch ein muskulöses Herz, unterstützt durch die ebenfalls etwas kontraktionsfähigen Arterien. Das Blut durchströmt zwei Kreisläufe, die im Laufe der Entwicklungsgeschichte immer strikter voneinander getrennt wurden: einen kleineren Lungenkreislauf, in dem das Blut mit Sauerstoff beladen wird, und einen größeren Körperkreislauf, in dem es den Sauerstoff an die einzelnen Organe abgibt und in dem Nährstoffe aus dem Verdauungstrakt aufgenommen und an die verschiedenen Organe weitergeleitet werden.

 

Weniger einheitlich ist das Atmungssystem der Wirbeltiere organisiert. Während bei Fischen und Amphibienlarven, wie zum Beispiel Kaulquappen, der Gasaustausch zwischen dem Lebensraum Wasser und dem Blut über Kiemen stattfindet, wird er bei den Landbewohnern zwischen der umgebenden Luft und dem Blut über eine im Brustkorb liegende Lunge abgewickelt. Diese stellt keineswegs eine Neubildung der Landlebewesen dar, vielmehr hat sie sich aus der Schwimmblase der Fische entwickelt.

 

Der Ausscheidung von Stoffwechselendprodukten dienen zwei Nieren, die zwischen Wirbelsäule und Darm angelegt werden und die über einen gemeinsamen Ausfuhrgang, den Harnleiter, nach außen münden. Wegen der engen Nachbarschaft zu den Fortpflanzungsorganen (Gonaden) während der frühen Embryonalentwicklung wird bei vielen Wirbeltieren der Ausfuhrkanal für Urin gleichzeitig für Fortpflanzungszellen (Gameten) mitbenutzt, sodass man von einem Urogenitalsystem spricht.

 

 Die Außenhaut der Wirbeltiere zeigt vielgestaltige Ausprägungen

 

Außerordentlich viele Varianten hat die Außenhaut, das Integument, der Wirbeltiere hervorgebracht, um eine möglichst gute Anpassung an die verschiedensten Lebensräume und die unterschiedliche Lebensweise der einzelnen Tierarten zu erreichen. Meist wird das Integument mehrschichtig angelegt: Die Unterhaut (Subcutis) ist ein Bildungsgewebe, das zeitlebens die Haut durch Zellteilungen erneuert. Darüber liegt eine bindegewebige Lederhaut, die Dermis, und die äußerste Schicht ist die verhornte Oberhaut (Epidermis), die bei Reptilien periodisch im Rahmen von Häutungen, beim Menschen hingegen kontinuierlich abgestoßen und erneuert wird. Wichtige Differenzierungen der Epidermis sind die Federn der Vögel oder, jenen entsprechend, die Schuppen der Reptilien. Eine ganz andere Möglichkeit stellen Haare dar, deren Haarbalg in der Lederhaut verankert ist und deshalb nicht abgestoßen werden kann. Die Drüsen, die von der Epidermis gebildet werden und meist tief in die Dermis eingesenkt sind, haben verschiedene Ausformungen, die sich nach der Art des Sekrets, das sie abgeben, unterschei- den: beispielsweise Schleimdrüsen, Talgdrüsen, Giftdrüsen oder Schweißdrüsen. Während die Epidermis vielfach verhornte Sonderbildungen hervorbringt, können spezielle Differenzierungen der Lederhaut auch verknöchern, was zur Bildung von Hautzähnen (die Placoidschuppen der Haie) oder von ganzen Knochenpanzern, wie sie bei einigen ausgestorbenen Wirbeltieren vorkamen, führen kann. Durch epidermale Einfaltungen über dem Kieferknochen können sogar ganze Zahnleisten entstehen, aus denen dann die Zähne zur Zerkleinerung der Nahrung hervorgehen.

 

Prof. Dr. Günter Fellenberg

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Systematik: Verbindung von Klassifikation und Evolution

 

Grundlegende Informationen finden Sie unter:

 

Lebewesen: Die Vielfalt

 

Literatur:

 

Biologie. Ein Lehrbuch, herausgegeben von Gerhard Czihak u. a. Berlin u. a. ⁶1996.

 Campbell, Neil A.: Biologie. Aus dem Englischen. Heidelberg u. a. 1997.

 Flindt, Rainer: Biologie in Zahlen. Eine Datensammlung in Tabellen mit über 10 000 Einzelwerten. Stuttgart u. a. ⁴1995.

 Sengbusch, Peter von: Einführung in die allgemeine Biologie. Berlin u. a. ³1985.