Biologie: Gymnasiale Oberstufe
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Pearson
[2016]
|
| Ausgabe: | 2., aktualisierte und erweiterte Auflage |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
| Beschreibung: | XIII, 813 Seiten Illustrationen, Diagramme |
| ISBN: | 9783868949094 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis Vorwort................................................................. 1 1.1 1.2 1.3 Einführung: Schlüsselthemen der Biologie................................................... Theorien und Konzepte verbinden die Disziplinen der Biologie..................................... Einheitlichkeit und Vielfalt der Organismen sind das Ergebnis der Evolution .. Naturwissenschaftler verwenden unterschiedliche Methoden............................... xii 4.2 4.3 1 2 5 5.1 7 5.3 Teil I Die chemischen Grundlagen des Lebens 5.4 5.5 2.1 2.2 2.3 2.4 Chemische Grundlagen der Biologie................................................... Materie besteht aus chemischen Elementen, die in reiner Form und in Form chemischer Verbindungen Vorkommen.. Die Eigenschaften eines chemischen Elementes hängen vom Aufbau seiner Atome ab............................................................. Bildung und Eigenschaften von Molekülen hängen von den chemischen Bindungen zwischen den Atomen ab.............. Chemische Reaktionen führen zur Bildung und Auflösung von chemischen Bindungen........................................................... 3 Wasser als Grundstoff für Leben ... 3.1 Vier Eigenschaften des Wassers tragen dazu bei, dass die Erde für das Leben ein geeigneter Ort ist............................................... Die SäureVBase-Bedingungen beeinflussen lebende Organismen................... 3.2 4 4.1 Struktur und Funktion biologischer Makromoleküle.............. 31 33 36 4 5.2 2 Kohlenstoffgerüste erlauben die Bildung vielgestaltiger
Moleküle..................................... Eine kleine Anzahl funktioneller Gruppen bildet den Schlüssel zur Funktion von Biomolekülen...................................................... 5.6 13 14 Makromoleküle sind aus Monomeren aufgebaute Polymere......................................... Kohlenhydrate dienen als Energiequelle und Baumaterial................................................. Lipide: Eine heterogene Gruppe hydrophober Moleküle....................................... Proteine: Funktionsvielfalt durch Strukturvielfalt..................................................... Nucleinsäuren speichern und übertragen die Erbinformation.............................................. Biologie im Wandel durch Genomik und Proteomik........................................................... 37 37 40 43 48 50 Teil II Die Zelle 14 6 Die Struktur von Zellen........................... 53 17 6.1 Untersuchung von Zellen mittels Mikroskopie und Biochemie............................... 54 20 6.2 6.3 Eukaryotische Zellen sind kompartimentiert... Die genetischen Anweisungen einer eukaryotischen Zelle sind im Zellkern codiert und werden von den Ribosomen umgesetzt........................................................... 21 6.4 Das Endomembransystem der Zelle: Regulation und Teil des Stoffwechsels............ Mitochondrien und Chloroplastem Kraftwerke der Zelle.......................................... 55 59 61 22 6.5 25 6.6 Das Cytoskelett: Organisation von Struktur und Aktivität......................................... 68 6.7 Zell-Zell-
Kommunikation.................................... 72 Kohlenstoff und die molekulare Vielfalt des Lebens................................... 29 Die organische Chemie befasst sich mit dem Studium von Verbindungen des Kohlenstoffs....................................................... 30 65 III
7 Struktur und Funktion biologischer Membranen.................... 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 8 Konzepte des Stoffwechsels........... 8.1 Stoffwechsel: Umwandlung von Stoffen und Energie nach den Gesetzen der Thermodynamik................................................... Die Spontaneität einer Reaktion hängt von der Änderung ihrer freien Enthalpie ab ... 8.2 8.3 8.4 8.5 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 IV Zelluläre Membranen bilden ein flüssiges Mosaik aus Lipiden und Proteinen................... Die Membranstruktur bedingt selektive Permeabilität........................................................ Passiver Transport: Diffusion durch eine Membran ohne Energiezufuhr......................... Aktiver Transport: Gelöste Stoffe werden gegen ihr Konzentrationsgefälle unter Energieverbrauch transportiert......................... Massentransport durch die Plasmamembran per Exo- und Endocytose.... 78 79 Der katabole Stoffwechsel liefert Energie durch die Oxidation organischer Brennstoffe.. Die Glycolyse oxidiert Glucose zu Pyruvat, wobei Energie frei wird..................................... Der Citratzyklus vervollständigt die energieliefernde Oxidation organischer Moleküle............................................................. Ein chemiosmotischer Prozess koppelt den Elektronentransport an die ATP-Synthese Durch Gärung und anaerobe Atmung können Zellen auch ohne Sauerstoff ATP synthetisieren....................................................... Die Glycolyse und der Citratzyklus sind mit vielen anderen Stoffwechselwegen
verknüpft............................................................. Photosynthese 10.1 Die Photosynthese wandelt Lichtenergie in chemische Energie um................................... 130 10.2 Die Lichtreaktionen wandeln Sonnenenergie in chemische Energie in Form von ATP und NADPH um.......................... 10.3 10.4 Der Calvin-Zyklus verbraucht ATP und NADPH, um C02 in Zucker umzuwandeln....... 140 In heißen, trockenen Klimazonen haben sich alternative Mechanismen der Kohlenstofffixierung herausgebildet................ 143 11 Zelluläre Kommunikation..................... 84 85 89 92 95 11.1 11.2 96 98 ATP ermöglicht Zellarbeit durch die Kopplung von exergonen an endergone Reaktionen.......................................................... 100 Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen durch das Absenken von Energiebarrieren................................................. 102 Steuerung des Stoffwechsels durch Regulation der Enzymaktivität........................... 107 Zellatmung: Die Gewinnung chemischer Energie.................................. 10 109 12 133 149 Externe Signale werden in intrazelluläre Antworten umgewandelt................................... 150 Die Apoptose (programmierter Zelltod) geht mit der Integration mehrerer Signaltransduktionswege einher...................... 153 Der Zellzyklus.............................................. 157 12.1 Aus der Zellteilung gehen genetisch identische Tochterzellen hervor........................ 158 12.2 Der Wechsel von Mitose und Interphase im Zellzyklus........................................................ 160
12.3 Der eukaryotische Zellzyklus wird durch ein molekulares Kontrollsystem gesteuert....... 161 Teil III Genetik 110 13 115 13.1 116 118 13.2 13.3 124 13.4 127 Meiose und geschlechtliche Fortpflanzung.............................................. Gene werden mit den Chromosomen von den Eltern an ihre Nachkommen weitergegeben..................................................... Befruchtung und Meiose wechseln sich beim geschlechtlichen Generationswechsel ab In der Meiose wird der diploide auf einen haploiden Chromosomensatz reduziert.......... Die geschlechtliche Fortpflanzung erhöht die genetische Variabilität - ein wichtiger Motor der Evolution........................................... 169 170 171 174 175
14 Mendel und das Genkonzept............ 181 18 Regulation der Genexpression........ 14.1 Das wissenschaftliche Vorgehen von Mendel führte zu den Gesetzen der Vererbung........................................................... 182 Die Mendel schen Regeln sind oft unzureichend, um beobachtete Erbgänge zu erklären......................................................... 189 Viele Merkmale des Menschen werden nach den Mendel schen Regeln vererbt.......... 193 18.1 Bakterien reagieren auf wechselnde Umweltbedingungen häufig mit Transkriptionsveränderungen............................ 243 18.2 Die Expression eukaryotischer Gene kann auf verschiedenen Stufen reguliert werden... . 247 18.3 Krebs entsteht durch genetische Veränderungen, die den Zellzyklus deregulieren...................................................... 253 Chromosomen bilden die Grundlage 19 Viren................................................................ 256 19.1 19.2 Ein Virus besteht aus einer von einer Proteinhülle eingeschlossenen Nucleinsäure.. . 257 Viren vermehren sich nur in Wirtszellen........ . 259 20 Biotechnologie.......................................... . 266 205 20.1 209 210 20.2 Die DNA-Klonierung liefert viele Kopien eines Gens oder anderer DNA-Abschnitte.... Die Gentechnik erlaubt die Untersuchung der Sequenz, der Expression und der Funktion eines Gens......................................... Das Klonen von Organismen dient der Bereitstellung von Stammzellen für die Forschung und andere Anwendungen.......... Gentechnische Anwendungen beeinflussen unser Leben................................
14.2 14.3 15 242 der Vererbung............................................ 200 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 16 Die Chromosomen bilden die strukturelle Grundlage der Mendel schen Vererbung........ Die Vererbung geschlechtsgebundener Gene Abweichungen in der Chromosomenzahl oder -struktur verursachen einige bekannte Erbkrankheiten.................................. Von der Chromosomentheorie abweichende Erbgänge..................................... Genome von Organellen und ihre Vererbung 201 202 20.3 Die molekularen Grundlagen der Vererbung...................................................... 211 16.1 16.2 16.3 Die DNA ist die Erbsubstanz.............................. 212 Viele Proteine kooperieren bei der Replikation und Reparatur der DNA................. 215 Ein Chromosom besteht aus einem mit Proteinen verpackten DNA-Molekül................. 221 17 Vom Gen zum Protein..................... 17.1 Die Verbindung von Genen und 17.2 17.3 17.4 17.5 17.6 Proteinen über Transkription und Translation . Transkription - die DNA-abhängige RNASynthese: Eine nähere Betrachtung................. Eukaryotische Zellen modifizieren mRNAMoleküle nach der Transkription...................... Translation - die RNA-abhängige Polypeptidsynthese: Eine nähere Betrachtung. Punktmutationen können die Struktur und Funktion eines Proteins beeinflussen....... Das Genkonzept gilt universell für alle Lebewesen, nicht aber die Mechanismen der Genexpression............................ 224 20.4 . 267 . 272 . 279 . 282 21 Genome und ihre Evolution........... 21.1 Neue Ansätze zur schnelleren
Genomsequenzierung..................................... . 288 Genomanalyse mithilfe der Bioinformatik.... . 290 Genome unterscheiden sich in der Größe und der Zahl der Gene sowie in 21.2 21.3 225 228 21.4 230 21.5 233 21.6 der Gendichte................................................... Eukaryotische Vielzeller besitzen viel nicht codierende DNA und viele Multigenfamilien . Genomevolution durch Duplikation, Umlagerung und Mutation der DNA.............. Ein Vergleich von Genomsequenzen.............. . 287 . 293 . 294 . 296 . 298 239 240 v
25.3 Teil IV Evolutionsmechanismen 25.4 22 22.1 22.2 22.3 Evolutionstheorie: Die darwinistische Sicht des Lebens .... 302 Die Darwinsche Theorie widersprach der traditionellen Ansicht, die Erde sei jung und von unveränderlichen Arten bewohnt.... 303 Evolutionstheorie՛. Gemeinsame Abstammung, Variationen zwischen den Individuen und natürliche Selektion erklären die Anpassungen von Organismen ... 306 Die Evolutionstheorie wird durch eine Vielzahl wissenschaftlicher Befunde gestützt.. 312 23 Die Evolution von Populationen.... 320 23.1 Mutation und sexuelle Fortpflanzung sorgen für die genetische Variabilität, die Evolution möglich macht........................... Mithilfe der Hardy-Weinberg-Gleichung lässt sich herausfinden, ob in einer Population Evolution stattfindet...................... Natürliche Selektion, genetische Drift und Genfluss können die Allelfrequenzen in einer Population verändern............................. Die natürliche Selektion ist der einzige Mechanismus, der auf Dauer für eine adaptive Evolution sorgt.................................. 23.2 23.3 23.4 25.5 25.6 Das biologische Artkonzept betont die reproduktiven Isolationsmechanismen........... 24.2 Artbildung mit und ohne geografische Isolation...................................... 24.3 Hybridzonen ermöglichen die Analyse von Faktoren, die zur reproduktiven Isolation führen................................................ 4.4 Artbildung kann schnell oder lang sam erfolgen und aus Veränderungen weniger oder vieler Gene resultieren.............. 26.1 Phylogenie als Spiegelbild stammesgeschichtlicher
Verwandtschaftsbeziehungen.......................... Die Ableitung der Stammesgeschichte aus morphologischen und molekularbiologischen Befunden................... Die Rekonstruktion phylogenetischer Stammbäume anhand gemeinsamer Merkmale......................................................... Das Genom als Beleg für die evolutive Vergangenheit eines Lebewesens................... Mit molekularen Uhren kann man den zeitlichen Ablauf der Evolution verfolgen........ Neue Befunde und die Weiter entwicklung unserer Kenntnisse über den Stammbaum der Organismen.......................... 323 26.3 327 26.4 330 26.6 24.1 338 25.2 VI 378 379 379 Das Erfolgsrezept der Bakterien: Strukturelle und funktionelle Anpassungen ... Schnelle Vermehrung, Mutation und Neukombination von Genen als Ursache der genetischen Vielfalt von Bakterien........... Die Evolution vielfältiger Anpassungen in der Ernährung und im Stoffwechsel von Bakterien......................................................... Die Phylogenie der Bakterien, aufgeklärt mit molekularer Systematik............................. 27.3 Die Bedingungen auf der jungen Erde ermöglichten die Entstehung des Lebens........ 351 Fossilfunde dokumentieren die Geschichte des Lebens.................................... 354 375 27.1 347 25.1 374 Bacteria und Archaea........................... 381 27.2 Vergangene Welten............................... 350 372 27 345 Î5 364 366 Der phylogenetische Stammbaum der Lebewesen............. 371 26.2 340 360 26 321 Die Entstehung der Arten............... 337 357 Teil V Die Evolutionsgeschichte der
biologischen Vielfalt 26.5 24 Schlüsselereignisse in der Evolution sinddie Entstehung der Organismen und die Besiedlung des Festlands........................... Aufstieg und Niedergang dominanter Gruppen in Zusammenhang mit Kontinentaldrift, Massenaussterben und adaptiver Radiation.......................................... Veränderungen im Körperbau können durch Änderungen in der Sequenz und Regulation von Entwicklungsgenen entstehen Evolution ist nicht zielorientiert....................... 27.4 382 384 385 387
27.5 27.6 28 28.1 28.2 29 Die entscheidende Bedeutung der Bakterien für die Biosphäre................................ 388 Schädliche und nützliche Auswirkungen der Bakterien auf den Menschen...................... 389 Protisten.......................................................... .. 398 29.1 Die Entstehung der Landpflanzen aus Grünalgen 399 29.2 Moose haben einen vom Gametophyten dominierten Lebenszyklus.................................. 403 Die ersten hochwüchsigen Pflanzen: Farne und andere samenlose Gefäßpflanzen.. 406 29.3 30 30.1 30.2 30.3 31 Die Vielfalt der Pflanzen II: Evolution der Samenpflanzen.......... 33.1 Schwämme sind Tiere ohne echte Gewebe ... 436 33.2 Cnidaria bilden eine phylogenetisch alte Metazoengruppe............................................... 33.3 Lophotrochozoa, ein Taxon, das anhand molekularer Daten identifiziert wurde, weist das breiteste Spektrum aller Baupläne im Tierreich auf.................................. 438 Ecdysozoa sind die artenreichste Tiergruppe .. 444 33.4 Echinodermata und Chordata sind Deuterostomla.................................................... 450 34 Wirbeltiere.................................................... 34.1 Chordaten haben eine Chorda dorsalis und ein dorsales Neuralrohr.............................. Gnathostomata sind Wirbeltiere, die einen Kiefer haben.............................................. Tetrápoda sind Osteognathostomata, die Laufbeine haben................................................. Amniota sind Tetrápoda, bei denen ein für das Landleben angepasstes Ei-Stadium entstanden
ist.................................. Mammalia sind Amnioten, die behaart sind und Milch produzieren............................... 34.2 34.3 409 34.5 34.6 Pilze sind heterotroph und nehmen ihre Nährstoffe durch Absorption auf...................... 422 31.2 Pilze bilden während der geschlechtlichen oder der ungeschlechtlichen Vermehrung Sporen................................................................. 424 31.3 Die zentrale Bedeutung der Pilze für ökologische Wechselbeziehungen................... 425 32.1 32.2 32.3 452 453 456 458 463 Menschen sind Säugetiere, die ein großes Gehirn haben und sich auf zwei Beinen fortbewegen........................................................ 470 Teil VI Pflanzen ֊ Form und Funktion 35 35.1 Eine Einführung in die Diversitat und Evolution der Metazoa............... 451 421 31.1 32 437 33.5 34.4 Samen und Pollen: Schlüsselanpassungen an das Landleben............................................... 410 Die Zapfen der Gymnospermen tragen „nackte , direkt zugängliche Samenanlagen .. 412 Die wichtigsten Weiterentwicklungen der Angiospermen sind Blüten und Früchte.......... 413 Pilze................................................................... Wirbellose Tiere................................ 435 391 Die meisten Eukaryoten sind Einzeller.................392 Protisten als wichtige Komponenten ökologischer Wechselbeziehungen................... 397 Die Vielfalt der Pflanzen I: Wie Pflanzen das Land eroberten 33 428 Metazoa sind vielzellige heterotrophe Eukaryoten mit Geweben, die sich aus embryonalen Keimblättern entwickeln............
429 Metazoa lassen sich über „Baupläne beschreiben......................................................... 430 Aus den molekularen Daten erwachsen neue Erkenntnisse über die Phylogenie............ 433 Blütenpflanzen: Struktur, Wachstum, Entwicklung........................ 478 Bau und Funktion des Pflanzenkörpers֊ die Anatomie von Organen, Geweben und Zellen........................................................... 479 35.2 35.3 Meristeme bilden Zellen für neue Organe....... 483 Primäres Wachstum ist verantwortlich für die Längenzunahme von Wurzel und 35.4 35.5 Sprossachse.......................................................... 483 Sekundäres Dickenwachstum vergrößert bei verholzten Pflanzen den Umfang von Sprossachse und Wurzel.................................... 491 Wachstum, Morphogenese und Differenzierung formen den Pflanzenkörper .. 492 VII
36 36.1 36.2 36.3 Stoffaufnahme und Stofftransport bei Gefäßpflanzen .. 498 Landpflanzen nehmen Stoffe sowohl oberirdisch als auch unterirdisch auf............... 499 Transport durch Kurzstrecken-Diffusion oder aktiven Transport sowie durch Langstrecken-Massenströmung........................ 500 36.6 Wasser und Mineralstoffe werden von der Wurzel zum Spross transportiert............... 505 Stomata sind an der Regulierung der Transpirationsrate beteiligt................................ 508 Zuckertransport erfolgt vom Produktionsort ֊ den Blättern - zum Verbrauchs-oder Speicherort........................... 510 Der Symplast - ein dynamisches System.......... 513 37 Boden und Pflanzenernährung.......... 36.4 36.5 37.1 37.2 37.3 Teil VII Tiere - Form und Funktion 40 Grundprinzipien tierischer Form und Funktion...................................... 559 40.1 Form und Funktion sind bei Tieren auf allen Organisationsebenen eng 40.2 40.3 40.4 Boden - eine lebende, jedoch endliche Ressource............................................................. 515 Pflanzen benötigen für ihren Lebenszyklus essenzielle Nährelemente.......... 518 Zur Pflanzenernährung tragen auch andere Organismen bei..................................... 520 38.1 38.2 38.3 39 Fortpflanzung und Biotechnologie bei Angiospermen Entwicklungszyklus der Angiospermen............ 527 Sexuelle und asexuelle Fortpflanzung bei Angiospermen.................................................... 531 Der Mensch verändert die Nutzpflanzen durch Züchtung und Gentechnik...................... 534 Signaltransduktionswege - die
Verbindung zwischen Wahrnehmung und Antwort........................................................ 39.2 Pflanzenhormone koordinieren Wachstum, Entwicklung und Reizantworten .. 39.3 Pflanzen brauchen Licht.................................... 39.4 Pflanzen reagieren, abgesehen von Licht, auf viele weitere Reize....................................... 39.5 Reaktionen der Pflanze auf Herbivoren und Pathogene................................................... 570 41 Hormone und das endokrine System.............................. 575 41.1 Signalmoleküle, ihre Bindung an die Rezeptoren und die von ihnen ausgelösten spezifischen Reaktionswege......... 576 Physiologische Regulation bei Tieren durch getrennte und gemeinsame Wirkungen von Hormon- und Nervensystem.. 581 42 Die Ernährung der Tiere......................... 42.1 Die Nahrung der Tiere muss die Versorgung mit chemischer Energie, organischen Molekülen und essenziellen Nährstoffen gewährleisten................................ Die wichtigsten Stadien der Nährstoffver arbeitung: Nahrungsaufnahme, Verdauung, Resorption und Ausscheidung.... Spezialisierte Organe für die verschiedenen Stadien der Nahrungsverarbeitung im Verdauungssystem der Säugetiere................... Ernährung und die evolutive Anpassung der Verdauungssysteme von Wirbeltieren....... Homöostasemechanismen und Energiehaushalt................................................... 42.2 42.3 541 39.1 viii 567 526 Blüten, doppelte Befruchtung und Früchte: Besonderheiten im Pflanzenreaktionen auf innere und äußere Signale.................................. 560 566 514
41.3 38 miteinander korreliert.......................................... Regulation des inneren Milieus.......................... Einfluss von Form, Funktion und Verhalten auf homöostatische Prozesse.......... Energiebedarf eines Tieres in Abhängigkeit von Größe, Aktivität und Umwelt ............................................................... 542 544 545 42.4 42.5 42.6 Regulation von Appetit und Verbrauch.......... 583 584 586 587 592 593 594 549 43 Kreislauf und Gasaustausch............. 595 43.1 Kreislaufsysteme verknüpfen alle Zellen des Körpers mit Austauschflächen................... 596 551
43.2 43.3 43.4 43.5 43.6 43.7 Koordinierte Kontraktionszyklen des Herzens treiben den doppelten Kreislauf bei Säugern an..................................................... Blutdruck und Blutfluss spiegeln Bau und Anordnung der Blutgefäße wider.................... Blutbestandteile und ihre Funktion bei Stoffaustausch, Transport und Abwehr.......... Gasaustausch erfolgt an spezialisierten respiratorischen Oberflächen............................. Atmung: Ventilation der Lunge........................ Anpassungen an den Gasaustausch: Respiratorische Proteine binden und transportieren Atemgase................................... 44 Das Immunsystem................................... 44.1 Das angeborene Immunsystem basiert auf der Erkennung gemeinsamer Muster von Krankheitserregern..................................... Erworbene Immunität, Lymphocytenrezeptoren und spezifische Erkennung von Krankheitserregern..................................... Erworbene Immunität und die Abwehr von Infektionen in Körperzellen und Körperflüssigkeiten............................................ Störungen des Immunsystems......................... 44.2 44.3 44.4 598 602 605 47.1 Nach der Befruchtung schreitet die Embryonalentwicklung durch Furchung, Gastrulation und Organogenese fort............... 648 47.2 Das Schicksal von sich entwickelnden Zellen ist von ihrer Vorgeschichte und induktiven Signalen abhängig........................... 652 48 Neurone, Synapsen und Signalgebung 656 607 609 610 48.1 Neuronale Organisation und Struktur als Spiegel der Funktion bei der
Informationsübermittlung.................................. 657 48.2 48.3 Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials eines Neurons durch lonenpumpen und lonenkanäle........................................................ 658 Axonale Fortleitung von Aktionspotenzialen .. 659 48.4 Synapsen als Kontaktstellen zwischen Neuronen............................................................. 663 49 Nervensysteme.......................................... 49.1 Nervensysteme bestehen aus Neuronen schaltkreisen und unterstützenden Zellen....... 670 49.2 Regionale Spezialisierung des Wirbeltiergehirns............................................... Die Großhirnrinde: Kontrolle von Willkürbewegungen und kognitiven Funktionen......................................................... Gedächtnis und Lernen als Folge von Veränderungen der synaptischen 612 614 618 45.1 Osmoregulation: Gleichgewicht zwischen Aufnahme und Abgabe von Wasser und den darin gelösten Stoffen................................ 623 Die stickstoffhaltigen Exkretionsprodukte eines Tieres......................................................... 625 Exkretionssysteme sind tubuläre Systeme....... 626 Das Nephron: Schrittweise Verarbeitung 45.5 647 600 Osmoregulation und Exkretion....... 45.3 45.4 Entwicklung der Tiere............................ 599 45 45.2 47 622 des Ultrafiltrats.................................................. 627 Hormonelle Regelkreise verknüpfen Nierenfunktion, Wasserhaushalt und Blutdruck............................................................ 632 49.3 49.4 669 673 676
Verbindungen.................................................... 679 50 Sensorische und motorische Mechanismen................ 682 50.1 Sensorische Rezeptoren: Umwandlung von Reizenergie und Signalübermittlung an das Zentralnervensystem.............................. 683 Mechanorezeptoren nehmen Flüssigkeits oder Partikelbewegungen wahr........................ 687 50.2 46 Fortpflanzung der Tiere........................ 46.1 Sexuelle und asexuelle Fortpflanzung im Tierreich......................................................... 634 50.3. Geschmacks- und Geruchssinn basieren auf ähnlichen Sinneszellen................................ 690 46.2 Keimzellenproduktion und -transport mittels Fortpflanzungsorganen......................... 634 Fortpflanzungsregulierung bei Säugern: Ein komplexes Zusammenspiel von Hormonen 638 Bei placentalen Säugern findet die gesamte Embryonalentwicklung im Uterus statt......................................................... 642 50.4 46.3 46.4 633 50.5 Im ganzen Tierreich basiert das Sehen auf ähnlichen Mechanismen.................................... 692 Muskelkontraktion erfordert die 50.6 Interaktion von Muskelproteinen...................... 696 Das Skelettsystem wandelt Muskelkontraktion in Fortbewegung um........ 700 ix
51 Tierisches Verhalten................................. 702 53.5 51.1 Bestimmte sensorische Eingangssignale können sowohl einfaches als auch komplexes Verhalten auslösen.......................... 703 Lernen: Spezifische Verknüpfung von 53.6 Dichteabhängige Einflüsse auf das Populationswachstum........................................ 755 Die menschliche Bevölkerung: Kein exponentielles Wachstum mehr, aber immer noch ein steiler Anstieg.......................... 757 54 Ökologie der 51.2 51.3 51.4. 51.5. Erfahrung und Verhalten.................................... 706 Genetische Ausstattung und Umwelt tragen zur Verhaltensentwicklung bei.............. 708 Verhaltensweisen lassen sich durch Selektion auf Überleben und Fortpflanzungserfolg eines Individuums erklären ............................................................... 709 Gesamtfitness kann die Evolution von altruistischem Sozialverhalten erklären............ 711 Lebensgemeinschaften.......................... 762 54.1 54.2 54.3 Wechselbeziehungen zwischen Organismen: Positiv, negativ oder neutral....... 763 Der Einfluss von dominanten Arten und Schlüsselarten auf die Struktur von Lebensgemeinschaften........................ ,............. 767 Der Einfluss von Störungen auf Artendiversität und Artenzusammensetzung.. 770 55 Ökosysteme.................................................. 773 55.1 Der Energiehaushalt und die biogeo chemischen Kreisläufe von Ökosystemen........... 774 55.2 Energie und andere limitierende Faktoren der Primärproduktion der Ökosysteme............ 776 55.3 Energietransfer zwischen Trophieebenen:
Effizienz meist unter zehn Prozent................... 780 Biologische und geochemische Prozesse regulieren die Nährstoffkreisläufe eines Ökosystems.......................................................... 781 Teil VIII Ökologie 52 52.1 52.2 52.3 52.4 Die Ökologie integriert viele biologische Forschungsrichtungen und dient als wissenschaftliche Grundlage für den Natur- und Umweltschutz................................ Die Wechselbeziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt bestimmen ihre Verbreitung und Häufigkeit .. Aquatische Biome: Vielfältige und dynamische Systeme, die den größten Teil der Erdoberfläche einnehmen............................. Klima und unvorhersagbare Umweltver änderungen bestimmen die Struktur und Verbreitung der terrestrischen Biome.............. 53 Populationsökologie................................ 53.1 Dynamische Prozesse und ihr Einfluss auf die Individuendichte, Individuenverteilung und Demografie von Populationen................... Wichtige Phasen im Lebenszyklus einer Organismenart als Produkt der natürliche Selektion.............................................. Exponentielles Wachstum: Ein Modell für Populationen in einer idealen, unbegrenzten Umwelt........................................ Das logistische Wachstumsmodell: Langsameres Populationswachstum bei Annäherung an die Umweltkapazität.............. 53.2 53.3 53.4 x Ökologie und die Biosphäre: Eine Einführung......................................... 717 55.4 718 55.5 Der Einfluss des Menschen auf die biogeochemischen Kreisläufe der Erde............ 783 56 Naturschutz und 721
Renaturierungsökologie........................ 789 728 56.1 737 745 56.2 56.3 56.4 746 Der Mensch als Gefahr für die biologische Vielfalt.............................................. 790 Landschafts- und Gebietsschutz zur Erhaltung ganzer Biota....................................... 793 Renaturierung: Wiederherstellung geschädigter Ökosysteme.................................. 795 Nachhaltige Entwicklung: Die Bewahrung der biologischen Vielfalt und Ihr Nutzen für den Menschen.............................................. 796 Bildnachweis............................................................. 798 748 Index.............................................................. soi 749 752
Abbildung 38.4: Frucht- und Samenverbreitung.............. 530 Abbildung 40.3: Struktur und Funktion tierischer Näher betrachtet Abbildung 4.5: Einige biochemisch bedeutsame chemische Gruppen....................................................... Abbildung 5.14: Die vier Ebenen der Proteinstruktur....... Abbildung 6.2: Tier- und Pflanzenzellen........................... Abbildung 6.19: Zwischenzellverbindungen in tierischen Geweben....................................................... Abbildung 7.15: Endocytose bei Tierzellen........................ Abbildung 12.5: Die mitotische Teilung einer Tierzelle ... Abbildung 13.6: Die Meiose am Beispiel einer tierischen Zelle................................................................. Abbildung 16.15: Aufbau des Chromatins eukaryotischer Chromosomen....................................... Abbildung 24.4: Reproduktive Barrieren........................... Abbildung 25.4: Die Entstehung der Säugetiere.............. Abbildung 28.4: Die Vielfalt der Protisten......................... Abbildung 29.2: Schlüsselinnovationen der Landpflanzen................................................................... Abbildung 29.5: Die Vielfalt der Moospflanzen............... Abbildung 29.8: Die Vielfalt der samenlosen Pflanzen (Pteridophyten, Farngewächse)..................................... Abbildung 30.4: Die Vielfalt der Gymnospermen............ Abbildung 30.9: Die Vielfalt der Angiospermen............... Abbildung 33.23: Vielfalt der Insekten.............................. Abbildung 34.17: Die Vielfalt der Säugetiere....................
Abbildung 35.7: Beispiele für differenzierte Pflanzenzellen................................................................... Abbildung 37.12: Beispiele für Ernährungsanpassungen In Pflanzen........................................................................ Gewebe............................................................................ Abbildung 45.6: Erkundung des exkretorischen Systems der Säuger. Aufbau der Säugerniere.............. Abbildung 46.6: Gametogenese des Menschen............... Abbildung 50.4: Der Bau des menschlichen Ohres.......... 34 46 56 76 93 162 176 222 342 356 394 562 628 640 686 Abbildung 50.23: Die Regulierung der Skelettmuskelkontraktion.............................................. 699 Abbildung 52.2: Die Bandbreite der ökologischen Forschung........................................................................ Abbildung 52.7: Das globale Klima.................................... Abbildung 52.7: Das globale Klima.................................... Abbildung 52.11 : Aquatiche Biome.................................. Abbildung 52.14: Terrestrische Biome (Auswahl)............ Abbildung 55.11 : Nährstoffkreisläufe................................ 719 725 726 731 740 784 Zusammenhänge erkennen 400 405 408 414 418 449 466 484 Abbildung 10.22: Die Zelle bei der Arbeit......................... Abbildung 23.11 : Das Sichelzellen-Allel............................. Abbildung 33.6: Vergrößerung der Oberflächen.............. Abbildung 39.12: Ebenen der pflanzlichen Abwehr gegen Flerblvoren........................................................... 146
334 439 554 Abbildung 40.13: Flerausforderung des Lebens und Lösungen bei Pflanzen und Tieren........................ 572 Abbildung 45.8: Ionentransport und Gradienten.............. 631 525 XI
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