Die Sinne der Tiere: Lehrbuch der vergleichenden Sinnesphysiologie
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Springer Spektrum
[2021]
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| Schriftenreihe: | Lehrbuch
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| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Klappentext |
| Beschreibung: | X, 642 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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Inhaltsverzeichnis 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Sinne und Wahrnehmung - Abgrenzung des Themas. 1 Sinnesinformation und Wirklichkeit. Selektionsdruck und die Evolution der Sinne. Die Wahrnehmung von Zeit und Raum. Anthropomorphe Chancen und Missverständnisse. Wahrnehmung durch die Filter der Sinnesorgane. Sinnesphysiologie, sensorische Ökologie, kognitive Ethologie. 3 5 8 14 15 17 Literatur. 19 2 Sinne und Kommunikation. 21 2.1 Signaleermöglichen das Zusammenleben. 23 2.2 2.3 Koevolution von Sinnesleistungen. Kommunikation als Motor der Evolution. 27 29 Literatur. 30 3 Sinne und
Gehirnevolution. 33 3.1 3.2 Optimierung von Sensoren. Entwicklung von Verstärkungsprozessen. 35 36 3.3 3.4 Strukturelle Perfektion in Auge, Nase und Ohr. Sensorik treibt die Evolution des Gehirns. Literatur. 37 39 42 4 Der Tastsinn. 43 4.1 4.2 4.3 4.4 Der Tastsinn der Fadenwürmer. Arthropoden: Tasthaare mit steifen und weichen Gelenken. Das empfindliche Fell der Säugetiere. DerTastsinn der unbehaarten Haut. 45 47 52 62 4.5 4.6 Tasten und Greifen. Der spinate und der trigeminale Weg zum Gehirn. 65 73 4.7
Somatotopie. Literatur. 76 80 5 Vibrationssinn und Gleichgewichtssinn. 81 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Anklopfen am Spinnennetz. Die Ausbreitung von Vibrationen. Vibrationsdetektoren. Die Entdeckung der Musik durch die Insekten. Haarzellen - bis zum Äußersten optimiert. 83 86 93 95 97 5.6 5.7 5.8 5.9 Die Seitenlinienorgane der Fische. Statocysten und Otollthenorgane. Die Bogengänge des Innenohres. Gleichgewicht und Bewegung.
Literatur. 99 103 106 112 116 6 Das Hören. 119 6.1 6.2 Geräusche, Signale, Rufe und Gesänge. Vokalisation. 121 123 6.3 6.4 Schallausbreitung. Fische und andere Wassertiere: Hören mit Ohrsteinchen. 125 129 6.5 6.6 Die Ohren der Insekten. Landwirbeltiere: Mittelohren und Innenohren. 138 144 6.7 Die Außenohren der Säugetiere. 158
VIII Inhaltsverzeichnis 6.8 Der untere Abschnitt der Hörbahn: Richtungshören bei Eulen. 161 6.9 6.10 Der obere Abschnitt der Hörbahn: Echoortung bei Fledermäusen. Infraschall: Ferngespräche unter Elefanten und Walen. 171 178 Literatur. 188 7 Das Sehen. 191 7.1 Die Perspektiven der Tiere. 193 7.2 7.3 7.4 7.5 Lichtphysik. Wechselwirkungen von Licht mit Rhodopsin. Photorezeptoren und Pigmentzellen. Netzhäute und Bilder. 195 200 202 211 7.6 7.7 Augen. Optimierung der räumlichen Auflösung. 215 232 7.8 7.9 7.10 Sehen bei Tag, Sehen bei
Nacht. Vorverarbeitung visueller Signale in der Wirbeltiernetzhaut. Bewegungssehen. 239 250 260 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 Entfernungssehen. Farbensehen. Sehen der Lichtpolarisation. Zentrale Verarbeitung von visueller Information. Sehen und Wahrnehmung. BlindeTiere. 268 273 283 290 299 307 7.17 Biolumineszenz. Literatur. 309 313 8 Pheromone. 317 8.1 8.2 8.3 8.4 Chemie und
Befruchtung. Pheromone und der Flug der Falter. Chemische Signale im Ameisenstaat. Pheromone, Signalmischungen und Territorialverhalten. 319 321 324 328 8.5 Das vomeronasale System der Landwirbeltiere. Literatur. 333 338 9 Das Schmecken. 339 9.1 Eine lebenswichtige Entscheidung. 341 9.2 9.3 9.4 Wer schmeckt was bei Wirbeltieren?. Die Geschmacksknospen der Säugetiere. Zentrale Verarbeitung von Geschmacksinformation. Literatur. 345 364 367 368 10 Das Riechen. 371 10.1
10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 Wie folgt man einer Geruchsfährte?. Eigenschaften und Ausbreitung von Gerüchen. Generalisten und Spezialisten der Riechwelt. Das Riechsystem der Fadenwürmer. Gemeinsame Merkmale von Riechsystemen. Riechen bei Insekten. Das Riechhirn der Insekten. Die Geruchswelt der Insekten. Die Nasen der Fische. Amphibische Kombinationsnasen. Reptiliennasen. Vogelnasen. 373 373 375 377 380 384 388 393 396 400 401 404 10.13 10.14 Die Nasen der
Säugetiere. Detektieren: Riechzellen und ihre Rezeptoren. 409 418
IX Inhaltsverzeichnis 10.15 Ordnen des Riechraumes: Der Riechkolben. 429 10.16 10.17 10.18 Einordnen und Bewerten: Das Riechhirn. Das Geruchsgedächtnis. Plastizität in der Riechbahn. Literatur. 435 439 441 444 Der Wärmesinn. 447 Körperwärme und ihre Regulation. Thermorezeptoren der Insekten und Spinnen. Infrarotrezeptoren pyrophiler Käfer. Die Grubenorgane der Schlangen. Thermostatische Brutpflege. Der Wärmesinn der Säugetiere. Wärmesinn, Temperaturregulation und Winterschlaf.
Literatur. 449 451 453 454 458 462 466 469 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 12 Der Elektrosinn. 471 12.1 12.2 12.3 Der Elektrosinn der Bienen. Passive Elektroortung bei Knorpelfischen. Der aktive Elektrosinn der Nilhechte und Messeraale. 473 474 478 12.4 12.5 Zittertiere. Der Elektrosinn der Ursäuger. Literatur. 485 489 492 13 Der Magnetsinn. 495 13.1 13.2 13.3 13.4 Orientierung am Magnetfeld der Erde. Hinweiseauf Magnetorientierung bei Tieren. Tiere im Magnetfeldlabor der Sinnesphysiologen. Der Kartensinn: Landkarten und
Seekarten. 497 500 503 506 13.5 Die Suche nach Magnetsinnesorganen. Literatur. 512 517 14 Der Schmerzsinn. 519 14.1 Alarmsignale schützen den Körper. 521 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 Besonderheiten des Schmerzsystems. Schmerzsinneszellen und ihre Sensoren. Schmerz und das Immunsystem. Die zentralen Schmerzbahnen. Schmerzunterdrückung und Schmerzlinderung. 522 524 527 529 533 14.7 Der Schmerzsinn der Tiere. Literatur. 535 540 15 15.1 15.2 15.3 15.4 16 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 Die Nervensysteme der
Tiere. 541 Sensorische Information in neuronalen Netzen. Nervensysteme wirbelloser Tiere. Somatische Nervensysteme von Wirbeltieren. Vegetative Nervensysteme von Wirbeltieren. 543 544 549 552 Literatur. 557 Experimentelle Sinnesphysiologie. 559 Bottom-ир oder top-downl. Elektrophysiologie von Sinneszellen. Messung afferenter Signale. Die Sinne in der Verhaltensbiologie. Das Perzept im sinnesphysiologischen Experiment. Literatur. 561 562 565 566 569 572
X Inhaltsverzeichnis 17 Modellorganismen in der Sinnesphysiologie. 575 Die Vergleichbarkeit der Sinne. Modellorganismen für sensorische Funktionen. 577 582 Literatur. 585 18 Tiere und Menschen. 589 18.1 18.2 18.3 18.4 Mein Hund versteht mich. 591 593 595 596 17.1 17.2 18.5 Angeborene Verhaltensmuster. Konditionierung und Dressur. Wahrnehmung, Emotion und Intelligenz. Wissenschaftliches Interesse und das Gefühl der Zusammengehörigkeit. Literatur. 601 606 Serviceteil Glossar sinnesphysiologischer Fachbegriffe. 608
Stichwortverzeichnis. 627
Die Sinne der Tiere Dieses Buch nimmt Sie mit in die Erlebniswelt der Tiere. Welche Geräusche hören sie, in welchen Farben sehen sie ihre Umgebung und welche Gerüche finden sie interessant? Wie unterscheidet sich die Sinneswelt einer Honigbiene von der eines Hundes? Können wir uns vorstellen, wie die Landschaft für einen Vogel aussieht? Erst durch die physiologische For schung werden uns die Sinne der Tiere zugänglich und wir gewinnen einen Eindruck davon, wie sie ihre Welt erleben. Der wissenschaftliche Zugang zur Sinneswelt der Tiere beruht nicht darauf, den Tieren mensch liche Wahrnehmungen und menschliche Motivationen zuzuschreiben. Stattdessen versuchen Biologinnen und Biologen, Forschungsergebnisse über die Sinnesorgane unterschiedlicher Tiere, über die Arbeitsweise ihrer Gehirne sowie über die Eigenheiten ihres Verhaltens in Überein stimmung zu bringen. Die überwältigende Vielfalt der Tierwelt gewährt dabei immer wieder Einblicke in überraschende Sinnesleistungen: Der Wasserfloh analysiert die Lichtpolarisation, ein Rochenpaar flirtet mithilfe elektrischer Signale, ein Rotkehlchen navigiert zielsicher durch die Nacht und ein Hund folgt einer Geruchsfährte über Wiesen und Wege. Wie und warum sie das machen, ist das Thema der vergleichenden Sinnesphysiologie, für die das vorliegende Lehrbuch eine Einführung und einen aktuellen Überblick bietet. Die Sinnesorgane aller Tiergruppen werden im Kontext der Evolution von sensorischen Sys temen vorgestellt, und die zentrale Bedeutung der Sinne für das Leben der jeweiligen Arten erklärt. Ein für die akademische Lehre
ausgelegter, aufwendig illustrierter Text vermittelt einen Überblick zum gegenwärtigen Forschungsstand und gibt Anregungen zum vertieften Studium. Das Ziel dieses Lehrbuchs ist ein wissenschaftlich begründetes Konzept für die arttypische Wahrnehmung der Umwelt bei den verschiedenen Tieren - ein besseres Verständnis dafür, was Tiere erleben und was sie motiviert. |
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Inhaltsverzeichnis 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Sinne und Wahrnehmung - Abgrenzung des Themas. 1 Sinnesinformation und Wirklichkeit. Selektionsdruck und die Evolution der Sinne. Die Wahrnehmung von Zeit und Raum. Anthropomorphe Chancen und Missverständnisse. Wahrnehmung durch die Filter der Sinnesorgane. Sinnesphysiologie, sensorische Ökologie, kognitive Ethologie. 3 5 8 14 15 17 Literatur. 19 2 Sinne und Kommunikation. 21 2.1 Signaleermöglichen das Zusammenleben. 23 2.2 2.3 Koevolution von Sinnesleistungen. Kommunikation als Motor der Evolution. 27 29 Literatur. 30 3 Sinne und
Gehirnevolution. 33 3.1 3.2 Optimierung von Sensoren. Entwicklung von Verstärkungsprozessen. 35 36 3.3 3.4 Strukturelle Perfektion in Auge, Nase und Ohr. Sensorik treibt die Evolution des Gehirns. Literatur. 37 39 42 4 Der Tastsinn. 43 4.1 4.2 4.3 4.4 Der Tastsinn der Fadenwürmer. Arthropoden: Tasthaare mit steifen und weichen Gelenken. Das empfindliche Fell der Säugetiere. DerTastsinn der unbehaarten Haut. 45 47 52 62 4.5 4.6 Tasten und Greifen. Der spinate und der trigeminale Weg zum Gehirn. 65 73 4.7
Somatotopie. Literatur. 76 80 5 Vibrationssinn und Gleichgewichtssinn. 81 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Anklopfen am Spinnennetz. Die Ausbreitung von Vibrationen. Vibrationsdetektoren. Die Entdeckung der Musik durch die Insekten. Haarzellen - bis zum Äußersten optimiert. 83 86 93 95 97 5.6 5.7 5.8 5.9 Die Seitenlinienorgane der Fische. Statocysten und Otollthenorgane. Die Bogengänge des Innenohres. Gleichgewicht und Bewegung.
Literatur. 99 103 106 112 116 6 Das Hören. 119 6.1 6.2 Geräusche, Signale, Rufe und Gesänge. Vokalisation. 121 123 6.3 6.4 Schallausbreitung. Fische und andere Wassertiere: Hören mit Ohrsteinchen. 125 129 6.5 6.6 Die Ohren der Insekten. Landwirbeltiere: Mittelohren und Innenohren. 138 144 6.7 Die Außenohren der Säugetiere. 158
VIII Inhaltsverzeichnis 6.8 Der untere Abschnitt der Hörbahn: Richtungshören bei Eulen. 161 6.9 6.10 Der obere Abschnitt der Hörbahn: Echoortung bei Fledermäusen. Infraschall: Ferngespräche unter Elefanten und Walen. 171 178 Literatur. 188 7 Das Sehen. 191 7.1 Die Perspektiven der Tiere. 193 7.2 7.3 7.4 7.5 Lichtphysik. Wechselwirkungen von Licht mit Rhodopsin. Photorezeptoren und Pigmentzellen. Netzhäute und Bilder. 195 200 202 211 7.6 7.7 Augen. Optimierung der räumlichen Auflösung. 215 232 7.8 7.9 7.10 Sehen bei Tag, Sehen bei
Nacht. Vorverarbeitung visueller Signale in der Wirbeltiernetzhaut. Bewegungssehen. 239 250 260 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 Entfernungssehen. Farbensehen. Sehen der Lichtpolarisation. Zentrale Verarbeitung von visueller Information. Sehen und Wahrnehmung. BlindeTiere. 268 273 283 290 299 307 7.17 Biolumineszenz. Literatur. 309 313 8 Pheromone. 317 8.1 8.2 8.3 8.4 Chemie und
Befruchtung. Pheromone und der Flug der Falter. Chemische Signale im Ameisenstaat. Pheromone, Signalmischungen und Territorialverhalten. 319 321 324 328 8.5 Das vomeronasale System der Landwirbeltiere. Literatur. 333 338 9 Das Schmecken. 339 9.1 Eine lebenswichtige Entscheidung. 341 9.2 9.3 9.4 Wer schmeckt was bei Wirbeltieren?. Die Geschmacksknospen der Säugetiere. Zentrale Verarbeitung von Geschmacksinformation. Literatur. 345 364 367 368 10 Das Riechen. 371 10.1
10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 Wie folgt man einer Geruchsfährte?. Eigenschaften und Ausbreitung von Gerüchen. Generalisten und Spezialisten der Riechwelt. Das Riechsystem der Fadenwürmer. Gemeinsame Merkmale von Riechsystemen. Riechen bei Insekten. Das Riechhirn der Insekten. Die Geruchswelt der Insekten. Die Nasen der Fische. Amphibische Kombinationsnasen. Reptiliennasen. Vogelnasen. 373 373 375 377 380 384 388 393 396 400 401 404 10.13 10.14 Die Nasen der
Säugetiere. Detektieren: Riechzellen und ihre Rezeptoren. 409 418
IX Inhaltsverzeichnis 10.15 Ordnen des Riechraumes: Der Riechkolben. 429 10.16 10.17 10.18 Einordnen und Bewerten: Das Riechhirn. Das Geruchsgedächtnis. Plastizität in der Riechbahn. Literatur. 435 439 441 444 Der Wärmesinn. 447 Körperwärme und ihre Regulation. Thermorezeptoren der Insekten und Spinnen. Infrarotrezeptoren pyrophiler Käfer. Die Grubenorgane der Schlangen. Thermostatische Brutpflege. Der Wärmesinn der Säugetiere. Wärmesinn, Temperaturregulation und Winterschlaf.
Literatur. 449 451 453 454 458 462 466 469 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 12 Der Elektrosinn. 471 12.1 12.2 12.3 Der Elektrosinn der Bienen. Passive Elektroortung bei Knorpelfischen. Der aktive Elektrosinn der Nilhechte und Messeraale. 473 474 478 12.4 12.5 Zittertiere. Der Elektrosinn der Ursäuger. Literatur. 485 489 492 13 Der Magnetsinn. 495 13.1 13.2 13.3 13.4 Orientierung am Magnetfeld der Erde. Hinweiseauf Magnetorientierung bei Tieren. Tiere im Magnetfeldlabor der Sinnesphysiologen. Der Kartensinn: Landkarten und
Seekarten. 497 500 503 506 13.5 Die Suche nach Magnetsinnesorganen. Literatur. 512 517 14 Der Schmerzsinn. 519 14.1 Alarmsignale schützen den Körper. 521 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 Besonderheiten des Schmerzsystems. Schmerzsinneszellen und ihre Sensoren. Schmerz und das Immunsystem. Die zentralen Schmerzbahnen. Schmerzunterdrückung und Schmerzlinderung. 522 524 527 529 533 14.7 Der Schmerzsinn der Tiere. Literatur. 535 540 15 15.1 15.2 15.3 15.4 16 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 Die Nervensysteme der
Tiere. 541 Sensorische Information in neuronalen Netzen. Nervensysteme wirbelloser Tiere. Somatische Nervensysteme von Wirbeltieren. Vegetative Nervensysteme von Wirbeltieren. 543 544 549 552 Literatur. 557 Experimentelle Sinnesphysiologie. 559 Bottom-ир oder top-downl. Elektrophysiologie von Sinneszellen. Messung afferenter Signale. Die Sinne in der Verhaltensbiologie. Das Perzept im sinnesphysiologischen Experiment. Literatur. 561 562 565 566 569 572
X Inhaltsverzeichnis 17 Modellorganismen in der Sinnesphysiologie. 575 Die Vergleichbarkeit der Sinne. Modellorganismen für sensorische Funktionen. 577 582 Literatur. 585 18 Tiere und Menschen. 589 18.1 18.2 18.3 18.4 Mein Hund versteht mich. 591 593 595 596 17.1 17.2 18.5 Angeborene Verhaltensmuster. Konditionierung und Dressur. Wahrnehmung, Emotion und Intelligenz. Wissenschaftliches Interesse und das Gefühl der Zusammengehörigkeit. Literatur. 601 606 Serviceteil Glossar sinnesphysiologischer Fachbegriffe. 608
Stichwortverzeichnis. 627
Die Sinne der Tiere Dieses Buch nimmt Sie mit in die Erlebniswelt der Tiere. Welche Geräusche hören sie, in welchen Farben sehen sie ihre Umgebung und welche Gerüche finden sie interessant? Wie unterscheidet sich die Sinneswelt einer Honigbiene von der eines Hundes? Können wir uns vorstellen, wie die Landschaft für einen Vogel aussieht? Erst durch die physiologische For schung werden uns die Sinne der Tiere zugänglich und wir gewinnen einen Eindruck davon, wie sie ihre Welt erleben. Der wissenschaftliche Zugang zur Sinneswelt der Tiere beruht nicht darauf, den Tieren mensch liche Wahrnehmungen und menschliche Motivationen zuzuschreiben. Stattdessen versuchen Biologinnen und Biologen, Forschungsergebnisse über die Sinnesorgane unterschiedlicher Tiere, über die Arbeitsweise ihrer Gehirne sowie über die Eigenheiten ihres Verhaltens in Überein stimmung zu bringen. Die überwältigende Vielfalt der Tierwelt gewährt dabei immer wieder Einblicke in überraschende Sinnesleistungen: Der Wasserfloh analysiert die Lichtpolarisation, ein Rochenpaar flirtet mithilfe elektrischer Signale, ein Rotkehlchen navigiert zielsicher durch die Nacht und ein Hund folgt einer Geruchsfährte über Wiesen und Wege. Wie und warum sie das machen, ist das Thema der vergleichenden Sinnesphysiologie, für die das vorliegende Lehrbuch eine Einführung und einen aktuellen Überblick bietet. Die Sinnesorgane aller Tiergruppen werden im Kontext der Evolution von sensorischen Sys temen vorgestellt, und die zentrale Bedeutung der Sinne für das Leben der jeweiligen Arten erklärt. Ein für die akademische Lehre
ausgelegter, aufwendig illustrierter Text vermittelt einen Überblick zum gegenwärtigen Forschungsstand und gibt Anregungen zum vertieften Studium. Das Ziel dieses Lehrbuchs ist ein wissenschaftlich begründetes Konzept für die arttypische Wahrnehmung der Umwelt bei den verschiedenen Tieren - ein besseres Verständnis dafür, was Tiere erleben und was sie motiviert. |
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