Ernährung, Atmung und Stoffwechsel bei Tieren und Pflanzen

Ernährung: Autotrophe und Heterotrophe

Die Ernährung umfasst die Prozesse, durch die Lebewesen Stoffe von außen aufnehmen und sie in körpereigene Materie und Energie umwandeln.

Autotrophe Organismen produzieren ihre eigenen organischen Substanzen aus anorganischen Stoffen. Man unterscheidet:

• Photosynthese: Nutzung der Energie des Sonnenlichts
• Chemosynthese: Nutzung der Energie aus chemischen Reaktionen

Heterotrophe Organismen ernähren sich von anderen Organismen oder deren Überresten. Dazu gehören:

• Fleischfresser
• Pflanzenfresser
• Allesfresser
• Filtrierer
• Aasfresser

Prozesse der Tierernährung

• Verdauung
• Gasaustausch
• Stofftransport
• Stoffwechsel
• Ausscheidung

Prozesse der Pflanzenernährung

• Absorption
• Transport
• Verdunstung
• Gasaustausch
• Photosynthese
• Transport von organischen Stoffen
• Stoffwechsel und Zellatmung
• Ausscheidung

Verdauung bei Tieren

Die Verdauung umfasst die Phänomene, die im Verdauungstrakt auftreten, um Nahrung aufzunehmen, sie in nutzbare Stoffe umzuwandeln und Abfallstoffe auszuscheiden.

Phasen der Verdauung

1. Aufnahme: Die Aufnahme von Nahrungsmitteln von außen.
2. Verdauung: Verarbeitung der Nahrungsmittel zu Nährstoffen. Diese kann intrazellulär (innerhalb der Zelle) oder extrazellulär (außerhalb der Zellen im Magen-Darm-Trakt) erfolgen.
3. Resorption: Aufnahme der Nährstoffe ins Blut.
4. Egestion: Ausscheidung von unverdaulichen Resten.

Arten von Verdauungssystemen

• Magenhöhle: Ein Beutel, der mit der Außenwelt durch eine einzige Öffnung (Mund und Anus in einem) kommuniziert.
• Verdauungstrakt: Ein Rohr, das in Mund und Anus endet. Entlang des Rohres befinden sich Regionen mit verschiedenen spezifischen Aufgaben.

Verdauung bei Wirbellosen

• Schwämme: Die Nahrung wird durch Poren aufgenommen und von Choanocyten, Zellen, die für die Verdauung zuständig sind, verdaut.
• Nesseltiere: Fangen Nahrung mit ihren Tentakeln, injizieren Gift zur Lähmung und führen sie in eine Öffnung ein, die als Mund und Anus dient.
• Weichtiere: Besitzen extrazelluläre Verdauung in einem Magen-Darm-Trakt mit Mund und Anus. Drüsen sondern Enzyme ab.
• Gliederfüßer: Die Verdauung beginnt außerhalb des Körpers und setzt sich im Mund, der Speiseröhre, dem Kropf, dem Magen, dem Darm und schließlich dem Anus fort.

Verdauung bei Wirbeltieren

Wirbeltiere haben extrazelluläre Verdauung im Verdauungstrakt. Dieser besteht aus Mund, Rachen, Speiseröhre, Magen, Dünndarm, Dickdarm und Anus. Drüsen wie Speicheldrüsen, Leber und Bauchspeicheldrüse sind angeschlossen.

Atmung bei Tieren

Die Atmung findet in den Zellen statt. Nährstoffe werden in den Mitochondrien abgebaut. Dafür wird Sauerstoff benötigt, Energie gewonnen und Abfallstoffe entfernt. Dieser Austausch findet in den Atemwegen statt.

Gasaustauschflächen

Diese müssen dünn, feucht und mit einer großen Anzahl von Blutgefäßen ausgestattet sein.

Arten der Atmung

• Hautatmung: Der Gasaustausch findet über die Haut statt, die von zahlreichen Blutgefäßen versorgt wird.
• Kiemenatmung: Erfolgt durch Kiemen, dünne Verlängerungen mit vielen Blutgefäßen. Diese können äußerlich (ohne Schutz) oder innerlich (durch einen Hohlraum geschützt) sein.
• Tracheenatmung: Erfolgt über Tracheen, verzweigte Röhren, die alle Organe des Tieres erreichen und durch Stigmen nach außen münden. Die Tracheen haben einen abnehmenden Durchmesser, um die Zellen zu erreichen, wo der Gasaustausch stattfindet.
• Lungenatmung: Erfolgt in der Lunge, inneren Hohlräumen, die sehr dünn und feucht sind und viele Blutgefäße besitzen. Ein- und Ausatmung erfolgt aktiv. Bei Amphibien ist die Lunge glattwandig, bei Reptilien gekammert, bei Vögeln mit Luftsäcken versehen und bei Säugetieren in kleine Säcke, die sogenannten Alveolen, unterteilt.

Kreislaufsystem der Tiere

Das Kreislaufsystem transportiert Nährstoffe und Sauerstoff zu den Zellen und entfernt Kohlendioxid und Stoffwechselabfallprodukte. Es besteht aus:

• Transportflüssigkeit: Flüssigkeit im Inneren, die aus Wasser, Proteinen und verschiedenen Zellen besteht (Blut).
• Gefäße: Arterien (führen Blut vom Herzen weg), Venen (führen Blut zum Herzen zurück), Kapillaren (verbinden Venen und Arterien und ermöglichen den Stoffaustausch).
• Herz: Organ, das die Flüssigkeit durch Kontraktion und Dilatation durch die Gefäße pumpt.

Arten des Blutkreislaufs

• Offener Blutkreislauf: Die Gefäße bilden keinen geschlossenen Kreislauf. Der Austausch erfolgt direkt mit den Zellen und anschließend gelangt die Flüssigkeit über Ostien ins Herz.
• Geschlossener Blutkreislauf: Das Blut zirkuliert immer innerhalb der Gefäße. Es gibt einfache und doppelte Kreisläufe.

Ausscheidung bei Tieren

Die Ausscheidung ermöglicht es, Abfallstoffe zu sammeln und nach außen zu transportieren.

Arten der Ausscheidung

• Insekten: Nutzen Malpighische Gefäße, in die Abfallstoffe geleitet werden.
• Krebstiere: Besitzen grüne Drüsen, die Stoffe sammeln und nach außen abgeben.
• Wirbeltiere: Besitzen Nieren, die den Urin bilden. Dieser gelangt über die Harnleiter in die Blase und wird über die Harnröhre ausgeschieden.
• Reptilien und Vögel: Da sie Salzwasser trinken, haben sie spezielle Salzdrüsen, die das überschüssige Salz aus der Nahrung entfernen.

Stoffwechsel in Pflanzen

Aufnahme von Pflanzensaft

Die Aufnahme erfolgt über die Wurzelhaare. Wasser und Mineralien aus dem Boden werden aufgenommen und steigen als Rohsaft durch die Leitungsbahnen (Xylem) zu den anderen Teilen der Pflanze auf.

Gasaustausch

Der Gasaustausch erfolgt durch die Spaltöffnungen der Blätter. Kohlendioxid wird aufgenommen und Sauerstoff abgegeben. Bei der Photosynthese wird Sauerstoff freigesetzt.

Photosynthese und Transport von Pflanzensaft

Die Photosynthese findet in den Blättern statt. Der Saft wird durch die Leitungsbahnen (Phloem) transportiert, die aus lebenden Zellen bestehen.

Stoffwechsel und Zellatmung in Pflanzen

Organische Nährstoffe werden durch anabole Reaktionen verwendet und durch katabole Reaktionen abgebaut. So werden Energie und Materie gewonnen.

Ausscheidung in Pflanzen

Die Ausscheidung erfolgt durch die Beseitigung von Abfallstoffen, die beim Stoffwechsel entstehen, da Pflanzen kein Ausscheidungssystem besitzen.