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1.2: Vorbereitungshinweise für den Diversity-Lehrer für Wirbellose - Biologie


Lehrpunkte

  • Führen Sie die Schüler in die Vielfalt der Tierformen und -funktionen ein, einschließlich verschiedener Fortbewegungsmethoden
  • Form und Funktion in Beziehung setzen, einschließlich der Vorteile der bilateralen Symmetrie und Cephalisation
  • Unterscheidung zwischen Ähnlichkeiten aufgrund einer gemeinsamen Evolutionsgeschichte (Tiere im gleichen Stamm) und Ähnlichkeiten im Zusammenhang mit einem ähnlichen Lebensstil (grabende Tiere)

Ausrüstung und Versorgung

(Für 6-10 Schüler)

  • Behälter zur Darstellung der Wirbellosen in:
    • 2-3 mittelgroße Behälter wie Gladwares Suppen- und Salatgröße (3 Tassen)
    • 1 großer Behälter so groß oder größer als der große rechteckige Behälter von Ziploc (9,5 Tassen), um Platz für die Bewegung der Krebse zu lassen
    • 1 Gallonen große Plastiktüte
    • 1 Plastiktablett oder Teller
  • Lupen oder Handlinsen (4-6) und, falls vorhanden, Präpariermikroskope
  • Lineale (1-2)
  • Entchlortes Leitungswasser
  • Handschuhe für jeden Schüler (optional; wenn die Schüler keine Handschuhe tragen, achten Sie darauf, dass sie sich nach dem Umgang mit den Tieren die Hände waschen.)

(z.B. World Wide Aquarium & Pets, 7043 Ridge Ave, Philadelphia, PA 19128, Roxborough) (ungefähre Preise)

ArtikelPreis
Krebse (1-2)1,79 $ für 2
Grillen (5)$0,10-0,20 pro Stück
Mehlwürmer (5)$0,10-0,20 pro Stück
Regenwürmer (5)$2,59 für 24

Dieses Tierset reicht für ca. 10 Schüler. Sie können die Tiere den ganzen Tag wiederverwenden, aber je nachdem, wie viele Klassen Sie unterrichten, möchten Sie möglicherweise Replikat-Sets kaufen, um Frische und Mobilität für jede Klasse zu gewährleisten.

Anweisungen:

Richten Sie für jeweils 6-10 Schüler 2 Stationen ein:

1. Gib 5 Mehlwürmer in einen mittelgroßen Behälter. Legen Sie 5 Regenwürmer auf ein feuchtes Papiertuch auf das Tablett oder den Teller. Halten Sie an dieser Station 1 oder 2 Lineale und, falls vorhanden, ein Seziermikroskop bereit. Wenn die Schüler die nicht aktiv beobachten Regenwürmer es ist sehr wichtig sie zu behalten feucht indem Sie sie mit einem nassen Papiertuch abdecken.

2. Legen Sie 1-2 Krebse in einen großen, offenen Behälter, der mit entchlortem Leitungswasser gefüllt ist. Bewahren Sie die Krebse über Nacht getrennt auf, damit sie sich nicht gegenseitig verletzen. Legen Sie fünf Grillen in 1-2 Behältern. Grillen lassen sich am besten in einer Plastiktüte betrachten, die auf ihr volles Volumen aufgeweitet ist (entweder die Tüte, in der sie aus der Zoohandlung kommen, oder eine Plastiktüte). Sie können sie jedoch nicht über Nacht in einem verschlossenen Beutel aufbewahren und müssen sie in einem anderen abgedeckten Behälter mit einem Sieb darüber aufbewahren. Alternativ können Sie die Grillen auch in einem Plastikbehälter ausstellen. Stechen Sie Luftlöcher in den Boden von 1-2 mittelgroßen Behältern, legen Sie die Grillen in die Behälter, setzen Sie den Deckel auf und legen Sie ihn auf den Kopf. Achten Sie darauf, dass die Grillen während des Transfers nicht wegspringen.

Halten Sie an jeder Station mehrere Handlinsen oder Lupen bereit.

Unterrichtsvorschläge und Biologie Hintergrund

Vor Beginn dieser Aktivität sollten die Schüler mit grundlegenden Konzepten wie Stamm, Klasse, bilateraler und radialer Symmetrie vertraut sein. Wenn Sie eine Laborzeit von 40-50 Minuten haben, möchten Sie vielleicht planen, die Folgefragen in der nächsten Unterrichtsstunde zu besprechen, damit die Schüler genügend Zeit haben, die Tiere zu beobachten.

Sie können den Einführungsteil (Seite 1 des Studierenden-Handouts) im Rahmen einer Vorlesung/Diskussion für die Vorlesungszeit vor der Laboraktivität nutzen. Dies könnte eine Einführung in die Anneliden-, Arthropoden-, Chordatum- und Haupt-Subphyla wie die Crustacea sowie Beispiele für andere Tiere beinhalten, die in diese Phyla, Subphyla und Klassen eingeschlossen sind.

Merkmale beobachteter wirbelloser Tiere

Name

Regenwurm

Mehlwurm

Kricket

Flusskrebs

Äußere Anatomie

Segmentierung sichtbar, Klitoris*

Beine, kleine Fühler, sehr kleine Augen, Segmentierung sichtbar

Beine, Flügel, Augen, Fühler, Segmentierung im Bauch sichtbar

Beine, Klauen (Chelipeden), Augen, Fühler, Segmentierung besonders sichtbar im Unterleib

Wie bewegt sich das Tier?

hydrostatisches Skelett; abwechselndes Verkürzen und Verlängern verschiedener Segmente

geht auf Beinen auf der Vorderseite des Körpers

Beine und Flügel (Gehen, Springen und Fliegen)

schwimmt mit Schwanz rückwärts,

geht vorwärts auf Beinen

*Die Klitoris sondert Material ab, das den Kokon bildet, der die Eier und die befruchtenden Spermien umgibt, wenn sie nach der Kopulation vom zwittrigen Regenwurm freigesetzt werden.

Die folgende Abbildung aus Biologie 6NS Edition von Campbell und Reece kann hilfreich sein, um die Beobachtungen der Schüler zu Regenwurm Fortbewegung.

Du kannst den ... benutzen Vergleich zwischen Regenwürmern und Mehlwürmern um phylogenetische Kategorien mit nicht-phylogenetischen allgemeinen Nutzungskategorien wie Würmern (Tiere mit einer Dimension viel länger als die anderen beiden) zu vergleichen. Eine phylogenetische Kategorie, wie ein Stamm, gruppiert Tiere, die einen gemeinsamen evolutionären Vorfahren haben und daher Ähnlichkeiten in ihrer grundlegenden Biologie aufweisen. Die evolutionäre Verwandtschaft wird anhand von Merkmalen beurteilt, die von außen oft nicht offensichtlich sind, so dass Tiere mit sehr unterschiedlichem äußerem Erscheinungsbild im selben Stamm zusammengefasst werden können (einschließlich Larvenformen wie Mehlwürmer und Raupen, die mit allen anderen Insekten in den Gliederfüßern gruppiert werden). Stamm). Im Gegensatz dazu können Tiere, die ähnlich aussehen, aber eine sehr unterschiedliche innere Anatomie haben, in verschiedene Stämme gruppiert werden (z. B. Plattwürmer, Spulwürmer und segmentierte Würmer).

Alle Tiere in dieser Aktivität sind bilateral symmetrisch. Bilateral symmetrische Tiere haben typischerweise eine Konzentration von Sinnesorganen am Kopfende des Tieres, die es dem Tier ermöglicht, Informationen über die Umgebung zu sammeln, in die es sich bewegt. Die Konzentration der Sinnesorgane und eines Großteils des Nervensystems am Kopfende wird als Cephalisation bezeichnet. Im Gegensatz dazu wird Radialsymmetrie bei Organismen wie Quallen oder Hydra beobachtet, die langsam durch die Umwelt driften oder sitzen; Radialsymmetrie ist mit über den Umfang verteilten Sinnesorganen verbunden, die Sinnesinformationen aus allen Richtungen empfangen.

Die Folgefragen 3-6 helfen den Schülern, darüber nachzudenken Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer Evolutionsgeschichte vs. Ähnlichkeiten aufgrund von Anpassungen an ähnliche Umgebungen. Wenn Ihre Schüler Homologie und Analogie studiert haben, möchten Sie diese Diskussion vielleicht mit Homologie (Ähnlichkeiten aufgrund gemeinsamer evolutionärer Vorfahren) und Analogie (ähnliche Form für ähnliche Funktionen aufgrund konvergenter Evolution) verbinden. In Bezug auf die Folgefragen 4 und 5 hängen sowohl die Wurmform als auch das Fehlen von kräftigen Augen mit der Wühlweise zusammen. Regenwürmer leben unter der Erde und verzehren verrottendes organisches Material, während Mehlwürmer von ihrer Nahrung umgeben leben (z. B. Getreide oder Getreideprodukte).

Vielleicht möchten Sie die Art der Entwicklung bei Mehlwürmern/Schwarzkäfern (vollständige Metamorphose) vs. bei Grillen (unvollständige Metamorphose) gegenüberstellen. Vollständig Metamorphose wird bei Insekten beobachtet, bei denen die Larvenstadien völlig anders aussehen als beim Erwachsenen (z. B. Mehlwürmer oder Raupen) und die Umwandlung von der größten Larve in eine ausgewachsene Larve in einer Puppe stattfindet; die Larvenstadien sind auf Fressen und Wachsen spezialisiert und die adulten Stadien sind auf Ausbreitung und Fortpflanzung spezialisiert. Eine unvollständige Metamorphose wird bei Insekten wie Grillen beobachtet, bei denen die Jungen den Erwachsenen ähneln, obwohl sie keine Flügel haben; jede Häutung erzeugt ein größeres Insekt mit eher erwachsenen Körperproportionen, und die letzte Häutung erzeugt ein Insekt mit Flügeln und reifen Fortpflanzungsorganen.

Zum Weitere Informationen zu Anatomie, Biologie und Pflege dieser Tiere siehe folgende Websites:

Regenwurm (z.B. Lumbricus terrestris)

  • http://web.archive.org/web/20031209012204/http://www.icewatch.ca/english/wormwatch/resources/anatomy.html
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/earthworms+and+redworms.do

Mehlwurm, Larven von Tenebrio molliter

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/insects/beetle/mealworm/
  • http://insected.arizona.edu/home.htm (klicken Sie auf „Verwendung lebender Insekten in Grundschulklassen“, dann klicken Sie auf Informations- oder Aufzuchtblätter)
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/mealworms.do

Kricket, Acheta Domestica

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/insects/orthoptera/Cricket.shtml
  • http://insected.arizona.edu/home.htm
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/crickets.do

Flusskrebs (z.B. Procambarus oder Orconectes Spezies)

  • http://www.enchantedlearning.com/subjects/invertebrates/crustacean/Crayfishprintout.shtml
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/care-guides/crayfish.do
  • http://www.carolina.com/category/teacher+resources/classroom+activities/crayfish+in+the+classroom+article.do

Sofern Sie mit diesen Organismen nicht sehr vertraut sind, empfehlen wir Ihnen, während der Aktivität Zugang zu diesen Quellen oder einem Lehrbuch zur Zoologie der Wirbellosen zu haben, um die Fragen der Schüler zu beantworten. Außerdem können die Zahlen aus diesen Quellen den Schülern helfen, beobachtete Merkmale zu interpretieren.


[1] Diese Lehrervorbereitungshinweise und das zugehörige Schülerhandout sind mit einer CC-BY-NC 4.0-Lizenz unter http://serendip.brynmawr.edu/sci_edu/waldron erhältlich.

[2] Sie können Leitungswasser entchloren, indem Sie es über Nacht in den offenen Behältern lassen oder einen handelsüblichen Entchlorer für Aquarienwasser hinzufügen. Alternativ können Sie in der Zoohandlung extra nachfragen.


Wirbeltiere Notizen

Die Wirbeltiere umfassen eine große Gruppe von Chordaten und werden in sieben Klassen unterteilt (3 Klassen von Fischen, Amphibien, Reptilien, Vögeln und Säugetieren). Wirbeltiere haben ein inneres Skelett aus Knorpel oder Knochen, wobei Wirbel das dorsale Nervenstrang umgeben.

Der Unterstamm Wirbeltiere besteht aus etwa 43.700 Tierarten mit Rückgrat. Wirbeltiere weisen irgendwann im Laufe ihres Lebens alle drei Akkordmerkmale auf. Die embryonale Chorda wird beim Erwachsenen durch eine Wirbelsäule ersetzt. Die Wirbelsäule besteht aus einzelnen harten Segmenten (Wirbeln), die den dorsalen hohlen Nervenstrang umgeben. Das Nervenstrang ist das einzige Chordatum, das in der adulten Phase aller Wirbeltiere vorhanden ist. Die Wirbelsäule, Teil eines flexiblen, aber starken Endoskeletts, ist ein Beweis dafür, dass Wirbeltiere segmentiert sind. Das Wirbeltierskelett ist lebendes Gewebe (entweder Knorpel oder Knochen), das mitwächst, wenn das Tier wächst.

Endoskelett und Muskulatur bilden ein Organsystem, das schnelle und effiziente Bewegungen ermöglicht. Die Brust- und Bauchflossen von Fischen entwickelten sich zu gegliederten Anhängseln, die es Wirbeltieren ermöglichten, an Land zu gelangen. Der Schädel, die vorderste Komponente der Hauptachse des Wirbeltier-Endoskeletts, umhüllt das Gehirn. Der hohe Cephalisationsgrad bei Wirbeltieren wird von komplexen Sinnesorganen begleitet, die sich in der Kopfregion konzentrieren. Augen entwickelten sich als Auswüchse des Gehirns. Ohren waren Gleichgewichtsvorrichtungen bei Wasserwirbeltieren, die bei Landwirbeltieren als Schallwellenempfänger fungieren. Wirbeltiere haben ein komplettes Verdauungssystem und ein großes Zölom. Ihr Kreislaufsystem ist geschlossen, mit Atempigmenten, die in Blutgefäßen enthalten sind. Der Gasaustausch wird effizient durch Kiemen, Lunge und in einigen Fällen durch feuchte Haut bewerkstelligt. Die Nieren sind effizient bei der Ausscheidung von stickstoffhaltigen Abfällen und bei der Regulierung des Wassers. Die Fortpflanzung ist normalerweise sexuell mit getrennten Geschlechtern.

Klassifizierung der Wirbeltiere

Die ersten Wirbeltiere waren fischartig. Fische sind aquatische, kiemenatmende Wirbeltiere, die normalerweise Flossen und Haut haben, die mit Schuppen bedeckt sind. Die Larvenform eines modernen Neunauges, die wie eine Lanzette aussieht, könnte den ersten Wirbeltieren ähneln: Sie hat die drei Chordatiermerkmale (wie die Manteltierlarve) sowie ein zweikammeriges Herz, ein dreiteiliges Gehirn, und andere innere Organe, die denen von Wirbeltieren ähneln.

Kleine, kieferlose und flossenlose Ostrakodermen waren die frühesten Wirbeltiere. Sie waren Filtrierer, konnten aber wahrscheinlich auch durch Muskelkraft Wasser durch ihre Kiemen bewegen. Ostrakodermen wurden als Fossilien vom Kambrium bis zum Devon gefunden, als die Gruppe endgültig ausstarb. Obwohl den noch vorhandenen kieferlosen Fischen der Schutz fehlt, hatten viele frühe kieferlose Fische große defensive Kopfschilde.

Diese langen, aalähnlichen, kieferlosen Fische sind frei schwimmende Raubtiere auf andere Fische. Neunaugen schlüpfen im Süßwasser und viele leben ihr Leben ausschließlich im Süßwasser. Einige Neunaugen wandern ins Meer, müssen aber zur Fortpflanzung ins Süßwasser zurückkehren. Neunaugen haben ein saugnapfartiges Maul ohne Kiefer.

Mitglieder der Klasse Myxini haben einen Teilschädel (Schädel), aber keine Wirbel. Ihr Skelett besteht wie das von Haien aus Knorpel. Hagfish hat keine Kiefer und wurde aus diesem Grund mit den Neunaugen in eine Gruppe eingeordnet, die Agnatha (“keine Kiefer”) oder Cyclostomata (“runder Mund”) genannt wird.

Fisch: Wirbeltiere mit Kiefer

Der Fisch tauchte erstmals im Kambrium auf. Ob sich Fische zuerst in Süß- oder Salzwasser entwickelten, ist aus dem Fossilienbestand unklar. Die kieferlosen Fische sind die primitivste Gruppe, obwohl sie während der Silur- und Devon-Periode eine sehr wichtige Gruppe waren. Hagfish und Neunaugen sind heute die einzigen lebenden Mitglieder dieser Klasse. Sie haben lange, zylindrische Körper mit Knorpelskeletten und keine paarigen Flossen.

Die ersten Kieferfische waren die Placoderms, eine ausgestorbene Gruppe von Kieferfischen im Devon-Alter. Placoderms waren mit schweren Platten gepanzert und hatten starke Kiefer und gepaarte Brust- und Bauchflossen. Gepaarte Flossen ermöglichen es den Fischen, im Wasser zu balancieren und gut zu manövrieren, was sowohl die Prädation als auch die Flucht erleichtert.

Das Fossil ist ein Abguss des Placoderms, Bothriolepis

Die Evolution der Kiefer ist ein Beispiel für die evolutionäre Modifikation bestehender Strukturen, um neue Funktionen zu erfüllen. Kiefer sind modifizierte Kiemenbögen und ermöglichen die Nutzung neuer Rollen in den Lebensräumen: Raubtiere mit kräftigen Kiefern. Es gibt zwei Klassen von Kieferfischen: den Knorpelfisch und den Knochenfisch.

Klasse Chondrichthyes: Knorpelfisch

Die Klasse Chondrichthyes enthält ungefähr 850 Arten von Rochen, Rochen und Haien. Sie haben Kiefer, viele Zähne, paarige Flossen und ein Knorpel-Endoskelett. Knorpelfische tauchten zum ersten Mal während des Devon auf und erweiterten seine Vielfalt während des Karbons und des Perms, bevor sie während des großen Aussterbens gegen Ende des Perms fast verschwanden. Eine große Gruppe von Knorpelfischen überlebt noch heute und ist ein wichtiger Teil der Meeresfauna.

Diese Fische haben fünf bis sieben Kiemenschlitze auf beiden Seiten des Rachens und es fehlen die Kiemendeckel, die bei Knochenfischen zu finden sind. Der Chondrichthy-Körper ist von epidermalen plakoiden (oder zahnähnlichen) Schuppen bedeckt. Entwicklungsstudien zeigen, dass die Zähne von Haien vergrößerte Schuppen sind.

Die größten Haie sind Filtrierer, nicht die Raubtiere der Hollywood-Filme. Riesen- und Walhaie fressen Tonnen von Krustentieren (kleine Krills usw.), die aus dem Wasser gefiltert werden. Die meisten Haie sind schnell schwimmende Raubtiere im offenen Meer. Der Weiße Hai ernährt sich von Delfinen, Seelöwen und Robben (und manchmal auch von Menschen). Mit anderen Worten, alles WILL!

Rochen und Rochen leben auf dem Meeresboden ihre Brustflossen sind zu flügelartigen Flossen vergrößert sie schwimmen langsam. Stachelrochen haben eine giftige Wirbelsäule. Die Familie der Elektrorochen kann sich von Fischen ernähren, die mit einem Stromschlag von über 300 Volt betäubt wurden. Sägefischrochen haben eine große vordere “saw”, mit denen sie Fischschwärme durchschneiden.

Klasse Osteichthyes, der Knochenfisch

Es gibt etwa 20.000 Knochenfischarten, die sowohl im Meer- als auch im Süßwasser vorkommen und die Klasse Osteichthyes umfassen. Diese Klasse ist in zwei Gruppen unterteilt: der Lappenflossenfisch (Sarcopterygii) und der Strahlenflosser (Actinopterygii). Die Knochenfische haben ein knöchernes Skelett. Die meisten Arten in dieser Klasse haben Strahlenflossen mit dünnen, knöchernen Strahlen, die die Flossen stützen. Einige Fische sind Lappenflosser und gelten als mit den Vorfahren der Amphibien verwandt.

Strahlenflosser (Actinopterygii)

Zu den Rochenflossenfischen gehören bekannte Arten wie Thunfisch, Barsch, Barsch und Forelle. Strahlenflosser sind die erfolgreichsten und vielfältigsten Wirbeltiere (mehr als die Hälfte aller Wirbeltierarten gehören zu dieser Gruppe). Dünne, knöcherne Stützen mit ausstrahlenden Knochen (daher der Begriff Strahlenflosser) halten die Flossen vom Körper weg. Rochenflossenfische ernähren sich durch Filterfütterung und durch Jagd auf Insekten und andere Tiere. Ihre Haut ist von Knochenschuppen bedeckt. Diese Schuppen sind homolog zu unserem eigenen Haar (und den Federn von Vögeln) und stammen aus demselben embryonalen Gewebe. Die Kiemen dieser Fischgruppe öffnen sich nicht separat und sind von einem Deckel bedeckt. Strahlenflossenfische haben eine Schwimmblase, einen gasgefüllten Sack, der Auftrieb und Tiefe reguliert. Haien fehlt diese Funktion, die es den Fischen ermöglicht, zu „schlafen“ ohne zu sinken. Die Schwimmblase verhält sich ähnlich wie ein Ballasttank auf einem U-Boot, um den Auftrieb zu kontrollieren.

Lachse, Forellen und Aale können vom Süßwasser ins Salzwasser wandern, müssen jedoch die Nieren- und Kiemenfunktion an die Tonizität ihrer Umgebung anpassen. Im Süßwasser ist der Fisch im Verhältnis zu seiner wässrigen (wässrigen) Umgebung hypoton. Wasser fließt ständig in den Fisch und muss durch das Ausscheidungssystem des Fisches entfernt werden. Im Meerwasser ist der Fisch jetzt relativ zum Meerwasser hyperton oder isoton, was eine Erhaltung des Körperwassers erfordert.

Knochenfische sind auf das Farbsehen angewiesen, um sowohl Rivalen als auch Partner zu erkennen. Sperma und Eizellen werden ins Wasser abgegeben, ohne dass die elterliche Sorge um das Neugeborene groß ist. Bei den meisten Fischen finden Befruchtung und Embryonalentwicklung außerhalb des weiblichen Körpers statt.

Lappenflossenfisch (Sarcopterygii)

Diese Gruppe umfasst sechs Arten von Lungenfischen und eine Art Quastenflosser, der muskulöse Flossen mit großen, gegliederten Knochen hat, die die Flossen am Körper befestigen. Lappenflossenfische haben fleischige Flossen, die von zentralen Gräten getragen werden, die den Gräten in deinen Armen und Beinen homolog sind. Diese Flossen wurden modifiziert und wurden zu den Gliedmaßen von Amphibien und ihren evolutionären Nachkommen wie Eidechsen, Kanarienvögeln, Dinosauriern und Menschen.

Die Lungenfische sind eine kleine Gruppe, die hauptsächlich in stehenden Süßwassergewässern oder in Teichen vorkommt, die in Afrika, Südamerika und Australien austrocknen.

Quastenflosser leben in tiefen Ozeanen. Sie galten einst als ausgestorben, obwohl seit 1938 mehr als 200 gefangen wurden. Mitochondriale DNA-Analysen unterstützen die Hypothese, dass Lungenfische wahrscheinlich die nächsten lebenden Verwandten der Amphibien sind.

Die Crossopterygischen Fische (vertreten durch die im Meer lebenden, tief lebenden Quastenflosser und ausgestorbene Süßwasserformen) gelten als Vorfahren der frühen Amphibien. Ausgestorbene Crossopterygier hatten starke Flossen, Lungen und einen stromlinienförmigen Körper, der sowohl schwimmen als auch kurze Strecken außerhalb des Wassers zurücklegen konnte.

Der Begriff “tetrapod” (was viergliedrig oder vierfüßig bedeutet) wurde historisch auf die Landwirbeltiere (Amphibien, Reptilien, Dinosaurier, Vögel und Säugetiere) angewendet. Alle anderen Tiere ab diesem Zeitpunkt haben vier Gliedmaßen und werden Tetrapoden genannt.

Die meisten Zoologen würden akzeptieren, dass die Lappenflossenfische des Devon die Vorfahren der Amphibien waren. Tiere (sowohl Wirbeltiere als auch viele wirbellose Tiere wie Insekten), die an Land leben, verwenden Gliedmaßen, um den Körper zu stützen, zumal Luft weniger Auftrieb hat als Wasser. Lappenflossenfische und frühe Amphibien hatten auch Lungen und innere Nasenlöcher, um Luft zu atmen.

Zwei Hypothesen wurden vorgeschlagen, um die Entwicklung von Amphibien aus Lappenflossenfischen zu erklären.

  1. Fische mit Lappenflossen, die sich von Teich zu Teich bewegen konnten, hatten einen Vorteil gegenüber solchen, die dies nicht konnten.
  2. Die Nahrungsversorgung an Land und das Fehlen von Raubtieren förderten die Anpassung an Land.

Die ersten Amphibien entwickelten sich während des Karbons (allgemein bekannt als das Zeitalter der Amphibien).

Class Amphibia: Tiere ziehen an Land

Diese Klasse umfasst 4000 Tierarten, die ihre Larven-/Jugendstadien im Wasser und ihr Erwachsenenleben an Land verbringen. Amphibien müssen ins Wasser zurückkehren, um sich zu paaren und Eier zu legen. Die meisten Erwachsenen haben feuchte Haut, die ihren kleinen, ineffizienten Lungen beim Gasaustausch hilft. Frösche, Kröten, Molche, Salamander und Schlammwelpen gehören zu dieser Übergangsgruppe zwischen Wasser und Land.

Amphibienmerkmale, die bei Knochenfischen nicht zu sehen sind, umfassen:

  • Gliedmaßen mit Knochengürteln, die für das Gehen an Land geeignet sind.
  • Eine Zunge, die sowohl zum Beutefang als auch zur sensorischen Eingabe verwendet werden kann.
  • Augenlider, die helfen, die Augen feucht zu halten.
  • Ohren zum Erfassen von Schallwellen, die sich durch das dünne (im Vergleich zu Wasser) Medium der Luft bewegen.
  • Ein Kehlkopf, der für die Vokalisierung angepasst ist.
  • Ein größeres Gehirn als das von Fischen und eine stärker entwickelte Großhirnrinde.
  • Dünne, glatte, nicht schuppige Haut mit zahlreichen Schleimdrüsen Die Haut spielt eine aktive Rolle im osmotischen Gleichgewicht und der Atmung.
  • Entwicklung einer Lunge, die in der erwachsenen Form permanent für den Gasaustausch verwendet wird, obwohl einige Amphibien die Lungenfunktion durch Gasaustausch über eine poröse (feuchte) Haut ergänzen.
  • Ein geschlossenes Doppelkreislauf-Kreislaufsystem, das den Einzelkreislauf von Fischen ersetzt.
  • Entwicklung eines Dreikammerherzens, das gemischtes Blut pumpt, bevor und nachdem es in die Lunge gelangt ist.

Die Fortpflanzung beinhaltet eine Rückkehr ins Wasser. Der Begriff “amphibian” bezieht sich auf zwei Lebensstile, einen im Wasser, den anderen an Land. Amphibien werfen Eier ins Wasser, wo die äußere Befruchtung stattfindet, wie es bei Fischen der Fall ist. Im Allgemeinen werden Amphibieneier durch eine Geleeschicht geschützt, aber nicht durch eine Schale. Die Jungen schlüpfen zu Wasserlarven mit Kiemen (Kaulquappen). Aquatische Larven durchlaufen normalerweise eine Metamorphose, um sich zu einem terrestrischen Erwachsenen zu entwickeln.

Amphibien sind wie Fische ektotherm, sie sind auf äußere Wärme angewiesen, um die Körpertemperatur zu regulieren. Wenn die Umgebungstemperatur zu niedrig wird, werden Ektothermen inaktiv.

Salamander ähneln aufgrund ihrer S-förmigen Bewegungen eher den frühesten Amphibien. Salamander praktizieren die innere Befruchtung. Männchen produzieren eine Spermatophore, die die Weibchen aufnehmen. Frösche und Kröten sind als Erwachsene schwanzlos, ihre Hinterbeine sind auf das Springen spezialisiert.

Klasse Reptilia: Fortpflanzung ohne Wasser

Diese Klasse von 6000 Arten umfasst Schlangen, Eidechsen, Schildkröten, Alligatoren und Krokodile. Reptilien, die Eier legen, legen ein Ei, das von einer dicken Schutzhülle und einer Reihe von inneren Membranen umgeben ist. Reptilien haben eine innere Befruchtung: Ihre Gameten müssen nicht ins Wasser abgegeben werden, damit eine Befruchtung stattfindet.

Das Fruchtwasser ist eine hervorragende Anpassung an das Leben an Land. Während Amphibien ihre Eier in Wasser legen müssen, waren ihre Nachkommen (Reptilien) nicht so stark an feuchte Umgebungen gebunden und konnten sich wirklich in trockeneren Gebieten ausbreiten. Reptilien waren die ersten Landwirbeltiere, die eine innere Befruchtung durch Kopulation praktizierten und Eier legten, die durch eine ledrige Schale mit Nahrung und anderen Stützen für den wachsenden Embryo geschützt sind.

Das Fruchtwasser enthält extraembryonale Membranen, die nicht Teil des Embryos sind und nach der Entwicklung und dem Schlüpfen des Embryos entsorgt werden. Diese Membranen schützen den Embryo, entfernen stickstoffhaltige Abfälle und versorgen den Embryo mit Sauerstoff, Nahrung und Wasser. Das Amnion, eine dieser extraembryonalen Membranen, bildet einen Sack, der sich mit Flüssigkeit füllt und eine wässrige Umgebung bietet, in der sich der Embryo entwickelt. Der Embryo entwickelt sich in einem “teich innerhalb der Schale”.

Evolutionsgeschichte der Reptilien

Reptilien entwickelten sich erstmals während der Karbonzeit und verdrängten teilweise Amphibien in vielen Umgebungen. Die ersten Reptilien (oft als Stammreptilien bezeichnet) führten zu mehreren anderen Abstammungslinien, von denen sich jede an eine andere Lebensweise anpasste. Der Erfolg der Reptilien war auf ihr terrestrisches (Fruchtwasser) Ei und ihre innere Befruchtung sowie auf ihre harte ledrige Haut, leistungsfähigere Zähne und Kiefer und in einigen Fällen auf Zweibeinigkeit (das Reisen auf den Hinterbeinen, das es den Vorderbeinen ermöglicht, Beute oder Nahrung zu greifen, oder Flügel werden). Eine Gruppe, die Pelycosaurier (Flossen- oder Segelechsen) sind mit Therapsiden verwandt, säugetierähnlichen Reptilien, die Vorfahren der Säugetiere sind. Andere Gruppen kehrten in aquatische Umgebungen zurück. Ichthyosaurier waren fischähnliche (oder delfinähnliche) frei schwimmende Raubtiere der mesozoischen Meere. Die Plesiosaurier hatten einen langen Hals und einen Körper, der sich durch die Verwendung von Flossen (Beine, die evolutionär in eine flossenähnliche Form zurückkehrten) an das Schwimmen angepasst war. Diese Freischwimmer passten sich auch an die Lebendgeburt ihrer Jungen an (da sie nicht ins Land zurückkehren konnten, um Eier zu legen). Thecodonten waren die Reptilien, aus denen die meisten lebenden und ausgestorbenen Reptilien hervorgingen. Flugsaurier waren fliegende Reptilien, die den Himmel des Mesozoikums dominierten. Sie hatten einen Kiel zur Befestigung von Flugmuskeln und Lufträumen in Knochen, um das Gewicht zu reduzieren.

Dinosaurier (die von einigen Thecodonten abstammen) und säugetierähnliche Reptilien hatten ihre Gliedmaßen unter dem Körper, was eine erhöhte Beweglichkeit und eine gigantische Größe ermöglichte. Eidechsen haben die Ellbogen ausgestreckt (wie Sie es tun, wenn Sie Liegestütze machen). Indem sie ihre Ellbogen eingezogen haben, verlagern Dinosaurier und Säugetiere mehr des Körpergewichts auf die langen Knochen als auf die Ellbogen, Knöchel und Knie.

Beziehung zwischen Gliedmaßen und Körper. Beachten Sie, dass die oberen Gliedmaßen von Reptilien aus dem Körper herausragen, während Säugetiere ihre Gliedmaßen in einer Linie mit dem Körper haben, was die Körpermasse stützt und leichter vom Boden abhebt.

Reptilien dominierten die Erde während des Mesozoikums für etwa 170 Millionen Jahre. Das Massensterben vieler Reptiliengruppen am Ende des Mesozoikums (der Kreidezeit) ist gut dokumentiert und Gegenstand vieler Hypothesen. Die Hypothese von 1980 von Luis und Walter Alvarez und anderen schlägt vor, dass der Einschlag eines großen Meteoriten am Ende der Kreidezeit einen katastrophalen Umweltkollaps verursachte, der zum Aussterben von fast 50% aller Lebewesen auf der Erde führte. Die Überlebenden, Vögel und Säugetiere, ernteten die Beute und variierten während des Känozoikums. Drei Gruppen von Reptilien bleiben: Schildkröten, Schlangen/Eidechsen und Krokodile/Alligatoren.

Ungefähr 6.000 Reptilienarten umfassen die Klasse Reptilia. Die meisten leben in Tropen oder Subtropen. Eidechsen und Schlangen leben an Land, während Schildkröten und Alligatoren einen Großteil ihres Lebens im Wasser verbringen. Reptilien haben eine dicke, schuppige Haut, die keratinisiert und wasserundurchlässig ist. Das gleiche Keratin ist ein Protein, das in Haaren, Fingernägeln und Federn vorkommt. Eine schützende Haut verhindert Wasserverlust, erfordert jedoch mehrere Häutungen pro Jahr. Reptilienlungen sind weiter entwickelt als die von Amphibien. Aufgrund des ausdehnbaren Brustkorbs bei allen Reptilien außer Schildkröten bewegt sich Luft in die Lunge und aus ihr heraus. Die meisten Reptilien haben ein fast vierkammeriges Herz. Das Krokodil hat ein vollständig vierkammeriges Herz, das sauerstoffreiches Blut vollständiger von sauerstoffarmem oder sauerstoffarmem Blut trennt. Die gut entwickelten Nieren scheiden Harnsäure aus, weniger Wasser geht bei der Ausscheidung verloren. Reptilien sind ektotherm, sie benötigen einen Bruchteil der Nahrung pro Körpergewicht von Vögeln und Säugetieren, sind aber verhaltensangepasst, um ihre Körpertemperatur durch Sonnenbaden zu erwärmen.

Foto einer Eidechse (L) und einer Gavial (R)

Schlangen und Eidechsen leben hauptsächlich in den Tropen und in der Wüste. Eidechsen haben vier Klauenbeine und sind fleischfressende Meeresleguane auf den Galapagos-Inseln sind angepasst, um Zeit im Meer zu verbringen. Schlangen entwickelten sich aus Eidechsen und verloren ihre Beine als Anpassung an das Graben. Ihre Kiefer können sich leicht ausrenken, um große Nahrung zu verschlingen. Die Zunge der Schlange sammelt in der Luft schwebende Moleküle und überträgt sie zur Verkostung auf das Jacobson-Orgel. Einige Giftschlangen haben spezielle Reißzähne, um ihr Gift zu injizieren.

Schildkröten haben einen schweren Panzer, der mit den Rippen und Brustwirbeln verwachsen ist, ihnen fehlen Zähne, aber Meeresschildkröten müssen einen scharfen Schnabel verwenden, um den Ozean zu verlassen, um Eier an Land zu legen.

Krokodile und Alligatoren leben hauptsächlich im Wasser und ernähren sich von Fischen und anderen Tieren. Beide haben einen muskulösen Schwanz, der als Paddel zum Schwimmen und als Waffe dient. Das männliche Krokodil brüllt, um Partner anzuziehen. Bei einigen Arten schützt das Männchen auch die Eier und die Jungen.

Die Archosauria: Vögel, Dinosaurier und mehr

Kladistische Analysen ordnen die Vögel, Alligatoren und Dinosaurier derselben Klade zu, der Archosauria (oder “ruling Reptilien”). Diese Gruppe ist eine Hauptgruppe von Diapsiden (Wirbeltiere, die zwei Öffnungen in ihrem Schädel haben), die unter anderen Merkmalen einzelne Öffnungen in jeder Seite des Schädels vor den Augen haben (antorbitale Fenestrae). Dies hilft, den Schädel aufzuhellen, bietet mehr Platz für Muskeln und anderes Gewebe und ermöglicht mehr Flexibilität des Schädels beim Essen. Andere typische Archosaurier-Merkmale sind eine weitere Öffnung im Unterkiefer (die Unterkieferfenster), ein hoher schmaler Schädel mit spitzer Schnauze, Zähne in Pfannen und ein modifiziertes Sprunggelenk.

Die Urahnen der Archosaurier sind wahrscheinlich vor etwa 250 Millionen Jahren entstanden, im späten Perm. Ihre Nachkommen (wie die Dinosaurier) dominierten den größten Teil des Mesozoikums das Reich der terrestrischen Wirbeltiere. Die Vögel und Krokodile sind die letzten lebenden Archosauriergruppen.

Klasse Aves: Birds of a Feather

Die Klasse Aves (Vögel) enthält etwa 9000 Arten. Vögel entwickelten sich während des Jura (oder möglicherweise früher) entweder aus einer Dinosaurier- oder einer anderen Reptiliengruppe. Die frühesten Vogelfossilien, wie der Jurassic Archaeopteryx oder Trias Protavis, zeigen ein Mosaik aus Reptilien- und Vogelmerkmalen (Zähne im Schnabel, ein gegliederter Schwanz und Klauen am Flügel sind Reptilienfedern und hohle Knochen sind vogelähnlich).

Das Erkennungsmerkmal von Vögeln sind Federn: Sie dienen sowohl der Isolierung als auch der Flughilfe.

Denken Sie daran, dass nicht alle fliegenden Tiere Federn haben, aber fast alle endothermen Tiere (Warmblüter) haben eine Hülle aus Haaren oder Federn zur Isolierung. Die kürzliche (1999) Entdeckung eines “gefiederten” Dinosauriers verleiht dieser Spekulation Glaubwürdigkeit. Der Dinosaurier konnte nicht fliegen, also nützen Federn nur Isolierung (oder möglicherweise Paarung).

Moderne Vögel tauchten im frühen Tertiär auf und haben sich an alle Lebensweisen angepasst: Fliegen (Kondore, Adler, Kolibris), flugunfähig (Straußen, Emus) und Schwimmen (Pinguine). Vögel zeigen komplexe Paarungsrituale sowie eine soziale Struktur (eine Hackordnung!).

Klasse Mammalia: Milch bekommen?

Klasse Mammalia enthält etwa 5000 Arten in 26 Ordnungen (normalerweise). Die drei vereinigenden Säugetiermerkmale sind:

  1. Haar
  2. das Vorhandensein von drei Mittelohrknochen
  3. die Milchproduktion der Brustdrüsen

Milch ist eine fett- und eiweißreiche Substanz. Brustdrüsen treten normalerweise in Reihen auf der ventralen Oberfläche von Weibchen auf (wenn mehr als zwei Drüsen vorhanden sind). Menschen und Affen haben zwei Brustdrüsen (eine rechts, eine links), während andere Tiere ein Dutzend oder mehr haben können. Alle Säugetiere haben irgendwann in ihrem Leben Haare. Säugetierhaare bestehen aus dem Protein Keratin. Haare haben mehrere Funktionen: 1) Isolierung 2) sensorische Funktion (Schnurrhaare einer Katze) 3) Tarnung, ein Warnsystem für Raubtiere, Kommunikation von sozialen Informationen, Geschlecht oder Bedrohungen und 4) Schutz als zusätzliche Schicht oder durch Bildung gefährlicher Stacheln die Raubtiere abschrecken. Modifikationen des Hammers und Amboss (Knochen aus dem Kiefer bei Reptilien) arbeiten mit dem Steigbügel zusammen, um es Säugetieren zu ermöglichen, Geräusche zu hören, nachdem sie von einer Kette dieser drei Knochen von der Außenwelt zu ihren Innenohren übertragen wurden.

Säugetiere entwickelten sich erstmals während der Trias aus den säugetierähnlichen Reptilien, etwa zur gleichen Zeit wie die ersten Dinosaurier. Säugetiere spielten jedoch in der Welt des Mesozoikums eine untergeordnete Rolle und wurden erst nach dem Aussterben der Dinosaurier am Ende der Kreidezeit diversifiziert und bekannt.

Säugetiere haben seitdem alle Rollen eingenommen, die einst Dinosaurier und ihre Verwandten innehatten (Fliegen: Fledermäuse schwimmen: Wale, Delfine große Raubtiere: Tiger, Löwen große Pflanzenfresser: Elefanten, Nashörner) sowie eine neue (Denker und Werkzeugbauer: Mensch) . Es gibt 4500 Arten von lebenden Säugetieren.

Säugetieranpassungen

  • Säugetiere haben mehrere Anpassungen entwickelt, die ihren Erfolg erklären.
  • Zähne sind auf das Schneiden, Scheren oder Schleifen von dickem Zahnschmelz spezialisiert und helfen, die Abnutzung der Zähne zu verhindern.
  • Säugetiere können sich schnell fortbewegen.
  • Die Gehirngrößen sind pro Pfund Körpergewicht größer als bei den meisten anderen Tieren’.
  • Säugetiere haben eine effizientere Kontrolle über ihre Körpertemperatur als Vögel.
  • Haare isolieren.
  • Milchdrüsen liefern Milch, um die Jungen zu ernähren.

Klassifizierung von Säugetieren

Unterklasse Prototheria: Ordnung Monotremata: Monotremes (typisch für Schnabeltier und Echinda) legen Eier, die eine ähnliche Membran und Struktur wie Reptilieneier haben. Die Weibchen graben sich im Boden ein und brüten ihre Eier aus. Sowohl Männchen als auch Weibchen produzieren Milch, um die Jungen zu ernähren. Heute leben zwei Familien, von denen einige aus dem Fossilienbestand von Gondwana bekannt sind. Monotreme sind heute auf Australien und Neuguinea beschränkt. Das früheste fossile Monotreme stammt aus der frühen Kreidezeit, und jüngere Fossilien weisen auf eine früher weiter verbreitete Verbreitung der Gruppe hin. Obwohl ihr Fossilienbestand knapp ist, glauben Zoologen, dass sich Monotreme wahrscheinlich während des Mesozoikums von anderen Säugetieren unterschieden haben. Monotreme haben viele Unterschiede zu anderen Säugetieren und werden oft in eine separate Gruppe, die Unterklasse Prototheria, eingeordnet. Sie behalten viele Merkmale ihrer therapsiden Vorfahren, wie das Legen von Eiern, Gliedmaßen, die mit Humerus und Femur seitlich am Körper gehalten werden (eidechsenartiger), eine Kloake, Schädel mit einem fast vogelähnlichen Aussehen und das Fehlen von Zähnen bei Erwachsenen. Dies legt nahe, dass Monotreme die Schwestergruppe aller anderen Säugetiere sind. Monotreme haben jedoch alle die Säugetiere definierenden Merkmale der Gruppe.


Wirbellose Bilder & Fakten

Wirbellose sind Tiere ohne Rückgrat oder Knochenskelett.

Ihre Größe reicht von mikroskopisch kleinen Milben und fast unsichtbaren Fliegen bis hin zu Riesenkalmaren mit fußballgroßen Augen.

Dies ist die mit Abstand größte Gruppe im Tierreich: 97 Prozent aller Tiere sind Wirbellose. Bisher wurden 1,25 Millionen Arten beschrieben, die meisten davon Insekten, und es gibt noch Millionen zu entdecken. Die Gesamtzahl der Wirbellosenarten könnte 5, 10 oder sogar 30 Millionen betragen, verglichen mit nur 60.000 Wirbeltieren.

Ein Grund für den Erfolg wirbelloser Tiere ist ihre schnelle Vermehrung. Schwämme und Korallen zum Beispiel produzieren sowohl Eier als auch Spermien. Soziale Insekten wie Ameisen und Bienen legen Eier, die sich ohne Befruchtung entwickeln können – sie werden zu Arbeitern.

Besonders Insekten sind erfolgreich, weil sie so anpassungsfähig sind. Sie sind opportunistische Esser, die sich von Pflanzen, Tieren und zerfallendem organischem Material ernähren. Sie sind in der Lage, in extremen Umgebungen zu überleben, einschließlich sehr heißer, trockener Lebensräume. Und viele können fliegen – entweder um Raubtieren zu entkommen oder um neue Nahrungs-, Wasser- und Schutzquellen zu finden.

Wie Wirbeltiere werden Wirbellose nach ihrer Körperstruktur, ihrem Lebenszyklus und ihrer Evolutionsgeschichte klassifiziert.


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