Biologie: gymnasiale Oberstufe
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München [u.a.]
Pearson Schule
2010
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Weitere Informationen Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XII, 748 S. zahlr. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 9783868949001 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort.............................................. xii
1 Einführung:
Schlüsselthemen der Biologie....... 1
1.1 Theorien und Konzepte verbinden die
Disziplinen der Biologie....................... 2
1.2 Einheitlichkeit und Vielfalt der
Organismen sind das Ergebnis der
Evolution..................................... 4
1.3 Naturwissenschaftler verwenden
unterschiedliche Methoden................... 7
Die chemischen Grundlagen des Lebens
2 Chemische Grundlagen
der Biologie.............................. 11
2.1 Materie besteht aus chemischen
Elementen, die in reiner Form und in
Form chemischer Verbindungen
vorkommen .................................. 12
2.2 Die Eigenschaften eines chemischen
Elementes hängen vom Aufbau seiner
Atome ab .................................... 12
2.3 Bildung und Eigenschaften von
Molekülen hängen von den chemischen
Bindungen zwischen den Atomen ab......... 15
2.4 Chemische Reaktionen führen zur
Bildung und Auflösung von chemischen
Bindungen ................................... 18
3 Wasser als Grundstoff
fürLeben ................................. 19
3.1 Vier Eigenschaften des Wassers tragen
dazu bei,
dass
die Erde für das Leben ein
geeigneter Ort ist ............................ 20
3.2 Die
SäureVBase-Bedingungen
beeinflussen lebende Organismen............ 23
4 Kohlenstoff und die molekulare
Vielfalt des Lebens..................... 26
4.1 Die organische Chemie befasst sich mit
dem Studium von Verbindungen des
Kohlenstoffs.................................. 27
4.2 Kohlenstoffgerüste erlauben die Bildung
vielgestaltiger Moleküle ...................... 28
4.3 Eine kleine Anzahl funktioneller Gruppen
bildet den Schlüssel zur Funktion von
Biomolekülen................................. 32
5 Struktur und Funktion
biologischer Makromoleküle........ 33
5.1 Makromoleküle sind aus Monomeren
aufgebaute Polymere......................... 34
5.2 Kohlenhydrate dienen als Energiequelle
und Baumaterial.............................. 35
5.3
Lipide:
Eine heterogene Gruppe
hydrophober Moleküle....................... 38
5.4 Proteine: Funktionsvielfalt durch
Strukturvielfalt ............................... 40
5.5 Nucleinsäuren speichern und übertragen
die Erbinformation ........................... 45
Die Zelle
б
Die Struktur von Zellen............... 47
6.1 Untersuchung von Zellen mittels
Mikroskopie und Biochemie.................. 48
6.2 Eukaryotische Zellen sind
kompartimentiert............................. 49
6.3 Die genetischen Anweisungen einer
eukaryotischen Zelle sind im Zellkern
codiert und werden von den Ribosomen
umgesetzt.................................... 53
6.4 Das Endomembransystem der Zelle:
Regulation und Teil des Stoffwechsels........ 55
6.5 Mitochondrien und Chloroplasten:
Kraftwerke der Zelle.......................... 59
iif
6.6 Das Cytoskelett: Organisation von
Struktur und Aktivität ........................ 62
6.7 Zell-Zell-Kommunikation...................... 66
7 Struktur und Funktion
biologischer Membranen............. 70
7.1 Zelluläre Membranen bilden ein flüssiges
Mosaik aus Lipiden und Proteinen............ 71
7.2 Die Membranstruktur bedingt selektive
Permeabilität................................. 76
7.3 Passiver Transport: Diffusion durch eine
Membran ohne Energiezufuhr................ 78
7.4 Aktiver Transport: Gelöste Stoffe werden
gegen ihr Konzentrationsgefälle unter
Energieverbrauch transportiert................ 82
7.5 Massentransport durch die
Plasmamembran per
Ехо-
und Endocytose__ 84
8 Konzepte des Stoffwechsels......... 87
8.1 Stoffwechsel: Umwandlung von Stoffen
und Energie nach den Gesetzen der
Thermodynamik.............................. 88
8.2 Die Spontaneität einer Reaktion hängt von
der Änderung ihrer freien Enthalpie ab....... 90
8.3 ATP ermöglicht Zellarbeit durch die
Kopplung von exergonen an endergone
Reaktionen................................... 92
8.4 Enzyme beschleunigen chemische
Reaktionen durch das Absenken von
Energiebarrieren.............................. 94
8.5 Steuerung des Stoffwechsels durch
Regulation der Enzymaktivität................ 99
9 Zellatmung: Die Gewinnung
chemischer Energie..................... 101
9.1 Der katabole Stoffwechsel liefert
Energie durch die
Oxidation
organischer
Brennstoffe................................... 102
9.2 Die Glycolyse oxidiert
Glucose
zu Pyruvat,
wobei Energie frei wird....................... 106
9.3 Der Citratzyklus vervollständigt die
energieliefernde
Oxidation
organischer
Moleküle..................................... 109
9.4 Ein chemiosmotischer Prozess koppelt den
Elektronentransport an die ATP-Synthese..... 111
9.5 Durch Gärung und anaerobe Atmung
können Zellen auch ohne Sauerstoff ATP
synthetisieren................................. 117
9.6 Die Glycolyse und der Citratzyklus sind
mit vielen anderen Stoffwechselwegen
verknüpft..................................... 120
10 Photosynthese........................... 122
10.1 Die Photosynthese wandelt Lichtenergie
in chemische Energie um..................... 123
10.2 Die Lichtreaktionen wandeln
Sonnenenergie in chemische Energie in
Form von ATP und NADPH um ............... 126
10.3 Der Calvin-Zyklus verbraucht ATP und
NADPH, um CO2 in Zucker umzuwandeln .... 133
10.4 In heißen, trockenen Klimazonen haben
sich alternative Mechanismen der
Kohlenstofffixierung herausgebildet.......... 135
11 Zelluläre Kommunikation............. 140
11.1 Externe Signale werden in intrazelluläre
Antworten umgewandelt..................... 141
11.2 Die Apoptose (programmierter Zelltod)
geht mit der Integration mehrerer
Signaltransduktionswege einher.............. 144
12 Der Zellzyklus............................ 147
12.1 Aus der Zellteilung gehen genetisch
identische Tochterzellen hervor............... 148
12.2 Der Wechsel von Mitose und
Interphase
im Zellzyklus.................................. 150
12.3 Der eukaryotische Zellzyklus wird durch
ein molekulares Kontrollsystem gesteuert..... 151
Genetik
13
Méiose
und geschlechtliche
Fortpflanzung ........................... 157
13.1 Gene werden mit den Chromosomen
von den Eltern an ihre Nachkommen
weitergegeben............................... 158
13.2 Befruchtung und
Méiose
wechseln
sich beim geschlechtlichen
Generationswechsel ab....................... 159
13.3 In der
Méiose
wird der
diploide
auf einen
haploiden Chromosomensatz reduziert....... 162
13.4 Die geschlechtliche Fortpflanzung erhöht
die genetische Variabilität - ein wichtiger
Motor der Evolution.......................... 163
14
Mendel
und das Genkonzept........ 169
14.1 Das wissenschaftliche Vorgehen von
Mendel
führte zu den Gesetzen der
Vererbung.................................... 170
14.2 Die Mendel schen Regeln sind oft
unzureichend, um beobachtete Erbgänge
zu erklären................................... 177
14.3 Viele Merkmale des Menschen werden
nach den Mendel schen Regeln vererbt....... 181
15 Chromosomen bilden
die Grundlage der Vererbung....... 188
15.1 Die Chromosomen bilden die strukturelle
Grundlage der Mendel schen Vererbung ..... 189
15.2 Die Vererbung geschlechtsgebundener
Gene......................................... 190
15.3 Abweichungen in Chromosomenzahl
oder
-struktur
verursachen einige
bekannte Erbkrankheiten..................... 193
15.4 Von der Chromosomentheorie
abweichende Erbgänge....................... 197
16 Die molekularen Grundlagen
der Vererbung........................... 199
16.1 Die DNA ¡st die Erbsubstanz.................. 200
16.2 Viele Proteine kooperieren bei der
Replication
und Reparatur der DNA.......... 203
16.3 Ein Chromosom besteht aus einem mit
Proteinen verpackten DNA-Molekül........... 208
17 Vom Gen zum Protein................. 212
17.1 Die Verbindung von Genen und
Proteinen über Transkription und Translation . 213
17.2 Transkription - die DNA-abhängige RNA-
Synthese: Eine nähere Betrachtung........... 216
17.3 Eukaryotische Zellen modifizieren mRNA-
Moleküle nach der Transkription ............. 218
17.4 Translation - die RNA-abhängige
Polypeptidsynthese: Eine nähere Betrachtung . 220
17.5 Punktmutationen können die Struktur
und Funktion eines Proteins beeinflussen..... 226
17.6 Das Genkonzept gilt universell für alle
Lebewesen, nicht aber die Mechanismen
der Genexpression............................ 228
18 Regulation der Genexpression...... 230
18.1 Bakterien reagieren auf wechselnde
Umweltbedingungen häufig mit
Transkriptionsveränderungen................. 231
18.2 Die Expression eukaryotischer Gene kann
auf verschiedenen Stufen reguliert werden ... 235
18.3 Krebs entsteht durch genetische
Veränderungen, die den Zellzyklus
deregulieren.................................. 241
19 Viren ....................................... 244
19.1 Ein Virus besteht aus einer von einer
Proteinhülle eingeschlossenen
Nucleinsäure ................................. 245
19.2 Viren vermehren sich nur in Wirtszellen....... 246
20 Biotechnologie .......................... 252
20.1 Die DNA-Klonierung liefert viele
Kopien eines Gens oder anderer DNA-
Abschnitte .................................... 253
20.2 Die Gentechnik erlaubt die Untersuchung
der Sequenz, der Expression und der
Funktion eines Gens.......................... 257
20.3 Die Klonierung von Organismen zur
Bereitstellung von Stammzellen für die
Forschung und andere Anwendungen........ 263
20.4 Gentechnische Anwendungen
beeinflussen unser Leben..................... 265
21 Genome und ihre Evolution.......... 268
21.1 Neue Ansätze zur schnelieren
Genomsequenzierung........................ 269
21.2 Genomanalyse mithilfe der Bioinformatik..... 271
21.3 Genome unterscheiden sich in der Größe
und der Zahl der Gene sowie in der
Gendichte.................................... 273
21.4 Eukaryotische Vielzeller besitzen
viel nicht-codierende DNA und viele
Multigenfamilien............................. 274
21.5 Genomevolution durch Duplikation,
Umlagerung und Mutation der DNA.......... 277
21.6 Ein Vergleich von Genomsequenzen.......... 278
Evolutionsmechanismen
22
22.1
22.2
22.3
Evolutionstheorie:
Die
darwinistische
Sicht
des Lebens..................
281
Die Darwinsche Theorie widersprach der
traditionellen Ansicht, die Erde sei jung
und von unveränderlichen Arten bewohnt__ 282
Evolutionstheorie: Gemeinsame
Abstammung, Variationen zwischen
den Individuen und natürliche Selektion
erklären die Anpassungen von
Organismen.................................. 285
Die Evolutionstheorie wird durch eine Vielzahl
wissenschaftlicher Befunde
gestützt...................................... 291
23 Die Evolution von Populationen.... 298
23.1 Mutation und sexuelle Fortpflanzung
sorgen für die genetische Variabilität, die
Evolution möglich macht..................... 299
23.2 Mithilfe der Hardy-Weinberg-Gleichung
lässt sich herausfinden, ob in einer
Population Evolution stattfindet.............. 301
23.3 Natürliche Selektion, genetische Drift
und Genfluss können die Allelfrequenzen
in einer Population verändern ................ 305
23.4 Die natürliche Selektion ist der einzige
Mechanismus, der auf Dauer für eine
adaptive
Evolution sorgt...................... 308
24 Die Entstehung der Arten............ 313
24.1 Das biologische Artkonzept betont die
reproduktiven Isolationsmechanismen........ 314
24.2 Artbildung mit und ohne
geografische
Isolation...................................... 316
24.3 Hybridzonen ermöglichen die Analyse
von Faktoren, die zur reproduktiven
Isolation führen............................... 321
24.4 Artbildung kann schnell oder langsam
erfolgen und aus Veränderungen
weniger oder vieler Gene resultieren.......... 323
25 Vergangene Welten.................... 326
25.1 Die Bedingungen auf der jungen Erde
ermöglichten die Entstehung des Lebens..... 327
25.2 Fossilfunde dokumentieren die
Geschichte des Lebens........................ 330
25.3 Schlüsselereignisse in der Evolution sind
die Entstehung der Organismen und
die Besiedlung des Festlands.................. 333
25.4 Aufstieg und Niedergang dominanter
Gruppen in Zusammenhang mit
Kontinentaldrift, Massenaussterben und
adaptiver Radiation........................... 336
25.5 Veränderungen im Körperbau können
durch Änderungen in der Sequenz und
Regulation von Entwicklungsgenen
entstehen .................................... 340
25.6 Evolution ¡st nicht zielorientiert............... 342
Die Evolutionsgeschichte
der biologischen Vielfalt
26 Der phylogenetische Stammbaum
der Lebewesen.......................... 345
26.1 Phylogenie als Spiegelbild
stammesgeschichtlicher
Verwandtschaftsbeziehungen ................ 346
26.2 Die Ableitung der Stammesgeschichte
aus morphologischen und
molekularbiologischen Befunden............. 348
26.3 Die Rekonstruktion phylogenetischer
Stammbäume anhand gemeinsamer
Merkmale.................................... 349
26.4 Das Genom als Beleg für die
evolutive
Vergangenheit eines Lebewesens............. 351
26.5 Mit molekularen Uhren kann man den
zeitlichen Ablauf der Evolution verfolgen..... 352
26.6 Neue Befunde und die
Weiterentwicklung unserer Kenntnisse
über den Stammbaum der Organismen....... 353
27
Bacteria
und Archaea.................. 355
27.1 Das Erfolgsrezept der Prokaryonten:
Strukturelle und funktioneile
Anpassungen................................. 356
27.2 Schnelle Vermehrung, Mutation und
Neukombination von Genen als Ursache
der genetischen Vielfalt von
Prokaryonten................................. 358
27.3 Die Evolution vielfältiger Anpassungen in
der Ernährung und im Stoffwechsel von
Prokaryonten................................. 359
27.4 Die Phylogenie der Prokaryonten,
aufgeklärt mit molekularer Systematik........ 361
27.5 Die entscheidende Bedeutung der
Prokaryonten für die Biosphäre............... 362
27.6 Schädliche und nützliche Auswirkungen
der Prokaryonten auf den Menschen......... 363
28 Protisten .................................. 365
28.1 Die meisten Eukaryonten sind Einzeller....... 366
28.2 Protisten als wichtige Komponenten
ökologischer Wechselbeziehungen ........... 371
29 Die Vielfalt der Pflanzen
I:
Wie Pflanzen das Land
eroberten................................. 372
29.1 Die Entstehung der Landpflanzen aus
Grünalgen.................................... 373
29.2 Moose haben einen vom Gametophyten
dominierten Lebenszyklus.................... 377
29.3 Die ersten hochwüchsigen Pflanzen:
Farne und andere samenlose
Gefäßpflanzen ............................... 380
30 Die Vielfalt der Pflanzen
II:
Evolution der Samenpflanzen....... 383
30.1 Samen und Pollen: Schlüsselanpassungen
an das Landleben............................. 384
30.2 Die Zapfen der Gymnospermen tragen
„nackte , direkt zugängliche
Samenanlagen................................ 386
30.3 Die wichtigsten Weiterentwicklungen der
Angiospermen sind Blüten und Früchte....... 387
31 Pilze........................................ 394
31.1 Pilze sind heterotroph und nehmen ihre
Nährstoffe durch Absorption auf............. 395
31.2 Pilze bilden während der geschlechtlichen
oder der ungeschlechtlichen Vermehrung
Sporen ....................................... 396
31.3 Die zentrale Bedeutung der Pilze für
ökologische Wechselbeziehungen............ 397
32 Eine Einführung in die Diversität
und Evolution der
M
et
azoa
.......... 400
32.1 Metazoa sind vielzellige heterotrophe
Eukaryonten mit Geweben, die sich aus
embryonalen Keimblättern entwickeln........ 401
32.2 Metazoa lassen sich über „Baupläne
beschreiben.................................. 402
32.4 Aus den molekularen Daten erwachsen
neue Erkenntnisse über die Phylogenie....... 405
33 Wirbellose Tiere......................... 407
33.1 Schwämme sind Tiere ohne echte
Gewebe...................................... 408
33.2 Cnidaria bilden eine phylogenetisch alte
Metazoeng
ruppe
............................. 409
33.3 Lophotrochozoa, ein
Taxon,
das anhand
molekularer Daten identifiziert wurde,
weist das breiteste Spektrum aller
Baupläne im Tierreich auf..................... 409
33.4 Ecdysozoa sind die artenreichste
Tiergruppe................................... 415
33.5 Echinodermata und Chordata sind
Deuterostomia ............................... 421
34 Wirbeltiere............................... 422
34.1 Chordaten haben eine Chorda dorsaüs
und ein dorsales Neuralrohr.................. 423
34.2 Gnathostomata sind Wirbeltiere,
die einen Kiefer haben........................ 424
34.3
Tetrápoda
sind Osteognathostomata,
die Laufbeine haben 427
34.4 Amniota sind
Tetrápoda,
bei denen ein
für das Landleben angepasstes Eistadium
entstanden ist................................ 429
34.5
Mammalia
sind Amnioten, die behaart
sind und Milch produzieren................... 433
34.6 Menschen sind Säugetiere, die ein großes
Gehirn haben und sich auf zwei Beinen
fortbewegen ................................. 440
vii
Pflanzen - Form und Funktion
35 Blütenpflanzen: Struktur,
Wachstum, Entwicklung.............. 447
35.1 Bau und Funktion des Pflanzenkörpers -
die Anatomie von Organen, Geweben
und Zellen.................................... 448
35.2 Meristeme bilden Zellen für neue Organe..... 454
35.3 Primäres Wachstum ¡st verantwortlich
für die Längenzunahme von Wurzel und
Sprossachse.................................. 455
35.4 Sekundäres Dicken Wachstum vergrößert
bei verholzten Pflanzen den Umfang von
Sprossachse und Wurzel...................... 460
35.5 Wachstum, Morphogenese und
Differenzierung formen den
Pflanzenkörper............................... 461
36 Stoffaufnahme und Stofftransport
bei Gefäßpflanzen...................... 467
36.1 Landpflanzen nehmen Stoffe sowohl
oberirdisch als auch unterirdisch auf.......... 468
36.2 Transport durch Kurzstrecken-Diffusion
oder aktiven Transport sowie durch
Langstrecken-Massenströmung............... 469
36.3 Wasser und Mineralstoffe werden von
der Wurzel zum Spross transportiert.......... 473
36.4
Stornata
sind an der Regulierung der
Transpirationsrate beteiligt................... 476
36.5 Zuckertransport erfolgt vom
Produktionsort - den Blättern -
zum Verbrauchs- oder Speicherort............ 479
36.6 Der Symplast - ein dynamisches System...... 481
37 Boden und Pflanzenernährung.....482
37.1 Boden - eine lebende, jedoch endliche
Ressource.................................... 483
37.2 Pflanzen benötigen für ihren
Lebenszyklus essenzielle Nährelemente....... 486
37.3 Zur Pflanzenernährung tragen auch
andere Organismen bei....................... 488
38 Fortpflanzung und Biotechnologie
bei Angiospermen...................... 494
38.1 Blüten, doppelte Befruchtung und
Früchte: Besonderheiten im
Entwicklungszyklus der Angiospermen........ 495
38.2 Sexuelle und asexuelle Fortpflanzung bei
Angiospermen................................ 499
38.3 Der Mensch verändert die Nutzpflanzen
durch Züchtung und Gentechnik............. 502
39 Pflanzenreaktionen auf innere
und äußere Signale.................... 505
39.1 Signaltransduktionswege-
die Verbindung zwischen Perzeption und
Antwort...................................... 506
39.2 Pflanzenhormone koordinieren
Wachstum, Entwicklung und Reizantworten.. 508
39.3 Pflanzen brauchen Licht...................... 509
39.4 Pflanzen reagieren, abgesehen von Licht,
auf viele weitere Reize........................ 513
39.5 Reaktionen der Pflanze auf
Herbivoren
und
Pathogène
............................... 515
Tiere - Form und Funktion
40 Grundprinzipien tierischer Form
und Funktion............................. 519
40.1 Form und Funktion sind bei Tieren
auf allen Organisationsebenen eng
miteinander korreliert ........................ 520
40.2 Regulation des inneren Milieus............... 526
40.3 Einfluss von Form, Funktion und
Verhalten auf homöostatische Prozesse....... 527
40.4 Energiebedarf eines Tieres in Abhängigkeit
von Größe, Aktivität und Umwelt............. 530
41 Hormone und das
endokrine System...................... 533
41.1 Signalmoleküle, ihre Bindung an
die Rezeptoren und die von ihnen
ausgelösten spezifischen Reaktionswege ..... 534
viii
41.2 Negative Rückkopplung und
antagonistische Hormonpaare: Zwei
verbreitete Merkmale des endokrinen
Systems ...................................... 536
41.3 Physiologische Regulation bei Tieren
durch getrennte und gemeinsame
Wirkungen von Hormon- und
Nervensystem ................................ 539
42 Die Ernährung der Tiere.............. 541
42.1 Die Nahrung der Tiere
muss die
Versorgung mit chemischer Energie,
organischen Molekülen und essenziellen
Nährstoffen gewährleisten.................... 542
42.2 Die wichtigsten Stadien
der Nährstoffverarbeitung:
Nahrungsaufnahme, Verdauung,
Resorption und Ausscheidung................ 544
42.3 Spezialisierte Organe für die
verschiedenen Stadien der
Nahrungsverarbeitung im
Verdauungssystem der Säugetiere............ 545
42.4 Ernährung und die
evolutive
Anpassung
der Verdauungssysteme von Wirbeltieren..... 551
42.5 Homöostasemechanismen und
Energiehaushalt.............................. 552
43 Kreislauf und Gasaustausch ......... 553
43.1 Kreislaufsysteme verknüpfen alle Zellen
des Körpers mit Austauschflächen............ 554
43.2 Koordinierte Kontraktionszyklen des
Herzens treiben den doppelten Kreislauf
bei Säugern an............................... 556
43.3 Blutdruck und Blutfluss spiegeln Bau und
Anordnung der Blutgefäße wider............. 557
43.4 Blutbestandteile und ihre Funktion bei
Stoffaustausch, Transport und Abwehr....... 558
43.5 Gasaustausch erfolgt an spezialisierten
respiratorischen Oberflächen ................. 560
43.6 Atmung: Ventilation der Lunge............... 563
43.7 Anpassungen an den Gasaustausch:
Respiratorische Proteine binden und
transportieren Atemgase..................... 565
44 Das Immunsystem...................... 567
44.1 Das angeborene Immunsystem basiert
auf der Erkennung gemeinsamer Muster
von Krankheitserregern....................... 568
44.2 Erworbene Immunität,
Lymphocytenrezeptoren und spezifische
Erkennung von Krankheitserregern........... 570
44.3 Erworbene Immunität und die Abwehr
von
infektionen
in Körperzeüen und
Körperflüssigkeiten........................... 572
44.4 Störungen des Immunsystems................ 576
45 Osmoregulation und Exkretion..... 579
45.1 Osmoregulation: Gleichgewicht zwischen
Aufnahme und Abgabe von Wasser und
den darin gelösten Stoffen ................... 580
45.2 Die stickstoffhaltigen Exkretionsprodukte
eines Tieres spiegeln dessen Phylogenie
und
Habitat
wider............................ 582
45.3 Verschiedene Exkretionssysteme sind
Abwandlungen tubulärer Systeme............ 582
45.4 Das Nephron: Schrittweise Verarbeitung
des
Ultrafiltrats
............................... 585
45.5 Hormonelle Regelkreise verknüpfen
Nierenfunktion, Wasserhaushalt und
Blutdruck..................................... 586
46 Fortpflanzung der Tiere............... 587
46.1 Sexuelle und asexuelle Fortpflanzung im
Tierreich...................................... 588
46.2 Keimzellenproduktion und
-transport
mittels Fortpflanzungsorganen ............... 588
46.3 Fortpflanzungsregulierung bei Säugern:
Ein komplexes Zusammenspiel von
Hormonen ................................... 592
46.4 Bei placentalen Säugern findet die
gesamte Embryonalentwicklung im
Uterus statt .................................. 596
47 Entwicklung der Tiere................. 600
47.1 Nach der Befruchtung schreitet die
Embryonalentwicklung durch Furchung,
Gastrulation und Organogenese fort......... 601
47.2 Das Schicksal von sich entwickelnden
Zellen ist von ihrer Vorgeschichte und
induktiven Signalen abhängig ................ 605
48 Neurone, Synapsen und
Signalgebung............................ 608
48.1 Neuronale Organisation und Struktur
als Spiegel der Funktion bei der
Informationsübermittlung .................... 609
48.2 Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials
eines Neurons durch lonenpumpen und
lonenkanäle.................................. 610
48.3 Axonale Fortleitung von
Aktionspotenzialen........................... 611
48.4 Synapsen als Kontaktstellen zwischen
Neuronen .................................... 615
49 Nervensysteme.......................... 621
49.1 Nervensysteme bestehen aus
Neuronenschaltkreisen und
unterstützenden Zellen....................... 622
49.2 Regionale Spezialisierung des
Wirbeltiergehims............................. 625
49.3 Die Großhirnrinde: Kontrolle von
Willkürbewegungen und kognitiven
Funktionen................................... 628
49.4 Gedächtnis und Lernen als Folge von
Veränderungen der synaptischen
Verbindungen................................ 631
50 Sensorische und motorische
Mechanismen............................ 633
50.1 Sensorische Rezeptoren: Umwandlung
von Reizenergie und Signalübermittlung
an das Zentralnervensystem .................. 634
50.2 Mechanorezeptoren nehmen Flüssigkeits¬
oder Partikelbewegungen wahr .............. 637
50.3 Geschmacks- und Geruchssinn basieren
auf ähnlichen Sinneszellsätzen................. 639
50.4 Im ganzen Tierreich basiert das Sehen
auf ähnlichen Mechanismen.................. 641
50.5 Muskelkontraktion erfordert die
Interaktion von Muskelproteinen ............. 645
50.6 Das Skelettsystem wandelt
Muskelkontraktion in Fortbewegung um ...... 649
51 Tierisches Verhalten ................... 650
51.1 Bestimmte sensorische Eingangssignale
können sowohl einfaches als auch
komplexes Verhalten auslösen................ 651
51.2 Lernen: Spezifische Verknüpfung von
Erfahrung und Verhalten..................... 654
51.3 Genetische Ausstattung und Umwelt
tragen zur Verhaltensentwicklung bei ........ 655
51.4 Verhaltensweisen lassen sich durch
Selektion auf Überleben und
Fortpflanzungserfolg eines Individuums
erklären...................................... 656
51.5 Gesamtfitness kann die Evolution von
altruistischem Sozialverhalten erklären
658
Ökologie
52 Ökologie und die Biosphäre:
Eine Einführung......................... 661
52.1 Die Ökologie integriert viele biologische
Forschungsrichtungen und dient als
wissenschaftliche Grundlage für den
Natur- und Umweltschutz.................... 662
52.2 Die Wechselbeziehungen zwischen
Organismen und ihrer Umwelt bestimmen
ihre Verbreitung und Häufigkeit.............. 665
52.3 Aquatische Biome: Vielfältige und
dynamische Systeme, die den größten
Teil der Erdoberfläche einnehmen............ 672
52.4 Klima und unvorhersagbare
Umweltveränderungen bestimmen
die Struktur und Verbreitung der
terrestrischen Biome.......................... 679
52.5 Pflanzengesellschaften sind
Grundbausteine der Vegetation .............. 682
53 Populationsökologie................... 689
53.1 Dynamische Prozesse und ihr Einfluss auf
die Individuendichte, Individuenverteilung
und
Demografie
von Populationen ........... 690
53.2 Wichtige Phasen im Lebenszyklus
einer Organismenart als Produkt der
natürlichen Selektion......................... 692
53.3
Exponentielles
Wachstum: Ein Modell
für Populationen in einer idealen,
unbegrenzten Umwelt ....................... 693
53.4 Das logistische Wachstumsmodell:
Langsameres Populationswachstum bei
Annäherung an die Umweltkapazität......... 696
53.5 Dichteabhängige Einflüsse auf das
Populationswachstum........................ 699
53.6 Die menschliche Bevölkerung: Kein
exponentielles
Wachstum mehr, aber
immer noch ein steiler Anstieg ............... 701
54 Ökologie der
Lebensgemeinschaften................ 703
54.1 Wechselbeziehungen zwischen
Organismen: Positiv, negativ oder neutral..... 704
54.2 Der Einfluss von dominanten Arten
und Schlüsselarten auf die Struktur von
Lebensgemeinschaften....................... 708
54.3 Der Einfluss von Störungen
auf Artendiversität und
Artenzusammensetzung...................... 711
55 Ökosysteme.............................. 714
55.1 Der Energiehaushalt und die
biogeochemischen Kreisläufe von
Ökosystemen................................. 715
55.2 Energie und andere limitierende Faktoren
der Primärproduktion der Ökosysteme........ 717
55.3 Energietransfer zwischen Trophieebenen:
Effizienz meist unter zehn Prozent............ 721
55.4 Biologische und geochemische Prozesse
regulieren die Nährstoffkreisläufe eines
Ökosystems .................................. 722
55.5 Der Einfluss des Menschen auf die
biogeochemischen Kreisläufe der Erde........ 726
56 Naturschutz und
Renaturierungsökologie.............. 729
56.1 Der Mensch als Gefahr für die
biologische Vielfalt........................... 730
56.2 Landschafts- und Gebietsschutz zur
Erhaltung ganzer
Biota
....................... 733
56.4 Renaturierung: Wiederherstellung
geschädigter Ökosysteme .................... 734
56.5 Nachhaltige Entwicklung: Die Bewahrung
der biologischen Vielfalt und ihr Nutzen
für den Menschen............................ 735
Bildnachweis.................................... 737
Index .............................................. 741
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