Biologie: Reiz, Nerven, Hormone & Fortpflanzung

Reiz, Reaktion und Koordination

Was ist ein Reiz?

Ein Reiz ist eine Veränderung, die in der externen oder internen Umgebung auftritt und eine Reaktion im Körper hervorruft.

Systeme der Koordination

Die Verarbeitung von Reizen und die Auslösung von Reaktionen (Funktion der Beziehung zur Umwelt) erfolgen durch koordinierte Systeme:

• Rezeptororgane (Sinnesorgane): Empfangen Reize.
• Zentrale Verarbeitungsorgane (z.B. Gehirn, Rückenmark): Analysieren Informationen und entwickeln eine Antwort.
• Effektororgane (z.B. Muskeln, Drüsen): Führen die Antworten aus.

Die Koordination kann nervös (über das Nervensystem) oder hormonell (über Hormone) erfolgen.

Die Synapse: Nervenimpulsübertragung

Die Synapse ist die funktionelle Verbindungseinheit im Nervensystem, an der ein Nervenimpuls mithilfe von Neurotransmittern von einem Neuron auf ein anderes übertragen wird.

Das Nervensystem im Überblick

Arten von Nerven

Man unterscheidet hauptsächlich:

• Sensorische Nerven (leiten Reize zum Zentrum)
• Motorische Nerven (leiten Befehle zu den Effektoren)
• Gemischte Nerven (enthalten sowohl sensorische als auch motorische Fasern)

Das periphere Nervensystem (PNS)

Das periphere Nervensystem (PNS) umfasst die Nerven außerhalb von Gehirn und Rückenmark und besteht aus:

• Hirnnerven: 12 Paare, die direkt vom Gehirn ausgehen.
• Spinalnerven: 31 Paare, die vom Rückenmark ausgehen.
• Nervensträngen: Diese durchziehen die Organe des Körpers.

Stützsysteme: Skelett-Typen

Es gibt verschiedene Arten von Skeletten:

• Hydrostatisches Skelett: Der Druck einer Körperflüssigkeit sorgt für Stabilität. Muskeln in Längs- und Ringschichten ermöglichen Bewegung und Formänderung (z.B. bei Würmern).
• Exoskelett: Eine harte äußere Hülle, die den Körper stützt und schützt (z.B. bei Insekten, Krebstieren).
• Endoskelett: Ein inneres Stützsystem, wie bei Wirbeltieren. Es besteht aus Knochen (die durch Bänder verbunden sind) und Knorpel. Muskeln sind über Sehnen am Skelett befestigt.

Das Hormonsystem und seine Drüsen

Beispiele für Hormonwirkungen

• Schilddrüse: Ihre Hormone aktivieren den Stoffwechsel und sind an der Regulierung des Kalziumspiegels im Blut beteiligt.
• Bauchspeicheldrüse: Sezerniert (sondert ab) Insulin, welches den Eintritt von Glukose (Zucker) aus dem Blut in die Zellen erleichtert.
• Hoden: Sezernieren Testosteron, das die Entwicklung der männlichen Geschlechtsmerkmale steuert.

Die Sinne des Menschen

Sinnesreize und zugehörige Organe

Geschmackssinn

Reiz: Chemische Stoffe (gelöst) - Organ: Zunge (Geschmacksknospen)

Geruchssinn

Reiz: Chemische Stoffe (gasförmig) - Organ: Nase (Riechschleimhaut)

Gehörsinn

Reiz: Schallwellen (Schwingungen) - Organ: Ohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen, Schnecke)

Sehsinn

Reiz: Licht - Organ: Auge (Netzhaut)

Tastsinn (Hautsinn)

Reiz: Druck, Temperatur (Hitze, Kälte), Schmerz - Organ: Haut (diverse Rezeptoren)

Fortpflanzung bei Lebewesen

Grundlagen: Lebenszyklus und Arten

Lebewesen werden geboren, wachsen, entwickeln sich, pflanzen sich fort und sterben schließlich. Die Fortpflanzung kann asexuell (ungeschlechtlich) sein, wenn nur ein Elternteil beteiligt ist, oder sexuell (geschlechtlich), wenn zwei Elternteile beteiligt sind (meist mit Keimzellen).

Asexuelle (ungeschlechtliche) Fortpflanzung

Bei der asexuellen Fortpflanzung erstellt ein Organismus genetisch identische Kopien von sich selbst.

Formen bei Einzellern

1. Zweiteilung: Der Zellkern teilt sich, gefolgt vom Zytoplasma. Es entstehen zwei (meist) gleich große Tochterzellen.
2. Knospung: An der Mutterzelle bildet sich eine kleine Ausstülpung (Knospe), die Kernmaterial und Zytoplasma enthält, wächst und sich schließlich abschnürt.
3. Sporulation (Vielfachteilung): Der Kern teilt sich mehrfach, anschließend teilt sich das Zytoplasma. Es entstehen viele kleine Tochterzellen (Sporen) innerhalb der Mutterzelle, die später freigesetzt werden.

Regeneration als Sonderform

Regeneration ist die Fähigkeit einiger Lebewesen, verlorene oder beschädigte Körperteile durch ungeschlechtliche Zellteilung zu ersetzen oder Wunden zu heilen. Sie dient nicht primär der Vermehrung, kann aber dazu führen (z.B. bei Seesternen).

Vegetative Vermehrung bei Pflanzen

Dies sind Formen der asexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen:

• Rhizome: Unterirdische, horizontal wachsende Sprossachsen, die neue Sprosse und Wurzeln bilden können.
• Zwiebeln: Kurze, unterirdische Sprossachsen mit verdickten Blättern (Schuppen), die Nährstoffe speichern und zur Vermehrung dienen.
• Knollen: Verdickte, unterirdische Spross- (z.B. Kartoffel) oder Wurzelteile (z.B. Dahlie), die der Speicherung und Vermehrung dienen.
• Ausläufer (Stolonen): Oberirdische oder knapp unterirdische, horizontal wachsende Sprosse, die an bestimmten Stellen (Knoten) neue, eigenständige Pflanzen bilden.

Sexuelle Fortpflanzung bei Blütenpflanzen

Aufbau einer Blüte

Typische Teile einer Blüte von Bedecktsamern (Angiospermen):

• Kelchblätter: Meist grüne Blätter, die die Knospe schützen.
• Kronblätter: Oft farbige Blätter zur Anlockung von Bestäubern.
• Staubblätter: Männlicher Teil, produzieren Pollen (enthält männliche Keimzellen).
• Fruchtblätter/Stempel: Weiblicher Teil, enthält die Samenanlagen mit den Eizellen.

Arten der Bestäubung

Übertragung von Pollen auf die Narbe des Stempels:

• Anemogamie: Windbestäubung
• Entomogamie: Insektenbestäubung
• Zoogamie: Tierbestäubung (durch andere Tiere als Insekten, z.B. Vögel, Fledermäuse)

Embryonalentwicklung bei Tieren

Nach der Befruchtung entwickelt sich der Embryo auf unterschiedliche Weise:

• Viviparie (lebendgebärend): Der Embryo entwickelt sich vollständig im Mutterleib und wird ernährt (z.B. Säugetiere).
• Oviparie (eierlegend): Die Mutter legt Eier, in denen sich der Embryo außerhalb des Mutterkörpers entwickelt, ernährt vom Dotter (z.B. Vögel, Reptilien, die meisten Fische).
• Ovoviviparie: Der Embryo entwickelt sich in einem Ei, das aber im Mutterleib verbleibt. Die Ernährung erfolgt hauptsächlich durch den Dotter. Die Jungtiere schlüpfen kurz vor, während oder nach der Geburt (z.B. einige Haie, Reptilien, Fische).