Biologische Konzepte: Aufbau, Sinne und Verhalten des Flusskrebses

Praktikumsskript: Biologische Konzepte: Aufbau, Sinne und Verhalten des Flusskrebses Herzlich willkommen im Projekt Backstage Science. Ziel und Zweck dieses Projektes ist es, Wissenschaft und Schule einander näher zu bringen. Sie haben hier die Möglichkeit in kleinen Gruppen
mit naturwissenschaftlichen Methoden an grundlegenden naturwissenschaftlichen Phänomenen eigenständig zu forschen. Dazu ist Ihre Kreativität, aber auch eine genaue Planung und Auswertung
der Versuche gefordert.
"My propose, in the present work, is to exemplify the general truths respecting the developmental of
zoological science which have just been stated by the study of a special case; and, to this end, I
have selected an animal, the Common Crayfish, which, taking altogether, is better fitted for my propose than any other."
THOMAS HENRY HUXLEY, 18801
„Mir tun alle Menschen leid, die niemals um vier Uhr morgens auf einen See hinausgerudert sind,
um Krebskäfige einzuholen.“
ASTRID LINDGREN, DIE KINDER AUS BULLERBÜ
1 Biologische Konzepte
Biologie als die Wissenschaft vom Leben ist eine sehr komplexe Wissenschaft, da sie sich mit einer
nahezu unüberschaubaren Menge an Organismen beschäftigt. Jedes Lebewesen ist an sich schon
in einem hohen Grade komplex; versucht man nun auch, die verschiedenen Organismengruppen
miteinander zu vergleichen, scheint sich diese Komplexität zu potenzieren.
Da sich das Leben auf der Erde aber evolutionär entwickelt hat - das heißt, dass nicht aus dem
Nichts völlig neue Kreaturen aufgetaucht sind, finden sich bei allen Lebewesen bestimmte grundlegende biologische Merkmale, die man als biologische Konzepte oder Prinzipien beschreiben kann.
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Huxley, T. H. The crayfish. An Introduction to the study of zoology. New York, 1880
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Sie ermöglichen es, sich auch einer unbekannten Spezies auf bekannten Pfaden zu nähern. Drei
wichtige biologische Konzepte sind:

Das Struktur-/ Funktionsprinzip: Zoologen und Botaniker beschäftigen sich mit der Struktur
(Aufbau: Morphologie) der Organismen. Die Struktur, das heißt der Aufbau einer biologischen
Konstruktion (sei es Zelle, Gewebe, Organ oder Organismus) bedingt dessen Funktion. Oftmals
kann man von der Struktur z.B. eines Organs auf dessen Funktion schließen (und umgekehrt).
Das Herz als Hohlmuskel kann nur in dieser Struktur seine Funktion, nämlich das Blut durch den
Organismus zu treiben, erfüllen. Würde es seine Struktur verlieren, könnte es seine Funktion
nicht mehr ausüben. Allerdings können Änderungen in der Struktur für ein Lebewesen auch
neue Möglichkeiten bieten, z.B. neue Lebensräume zu besiedeln.

Reiz- und Reaktion: Jedes Lebewesen muss in der Lage sein, auf Reize, also auf Änderungen
in der Umwelt zu reagieren, um sein eigenes Überleben und damit das überleben der Art zu sichern. Welche Reize ein Organismus wahrnehmen kann, hängt natürlich von seiner Lebensweise ab. Zur Aufnahme und Umwandlung von Reizen dienen Sinnesorgane oder Sinneszellen, die
im Aufbau zwischen den verschiedenen Tiergruppen stark variieren können. Die Aufklärung der
Vorgänge bei der Sinneswahrnehmung und die Untersuchung des Verhaltens ist das Betätigungsfeld von Neurobiologen und Verhaltensbiologen.

Entwicklung: Jedes Lebewesen macht eine Individual-Entwicklung (Ontogenese) durch, die
mitunter sehr komplex sein und viele Entwicklungsstadien beinhalten kann. Jede Art hat aber
zusätzlich eine stammesgeschichtliche Entwicklung (Phylogenese) erlebt, so dass sich im Vergleich mit ähnlichen Organismen, mit Fossilien und Analysen der Erbinformation Stammbäume
rekonstruieren lassen, die den Entwicklungsverlauf innerhalb der Erdzeitalter widerspiegeln.
Solche Stammbäume werden von Evolutionsbiologen erstellt, während die Vorgänge der Ontogenese von Entwicklungsbiologen untersucht werden.
2 Praktischer Teil
2.1 Hinweise zur Durchführung und Auswertung
Ihre Gruppe stellt eine bunte Mischung von Zoologen, Verhaltensbiologen und Evolutionsbiologen
dar. Eine Ihnen unbekannte Flusskrebsart, die erstmalig in heimischen Gewässern gesichtet wurde,
soll von ihrer Gruppe nach den Kriterien:

Morphologie (Struktur und Funktion)

Reiz und Reaktion, unterteilt in: Verhalten, Sinnesbiologie und Reflexe

Evolution (Entwicklung, stammesgeschichtliche Verwandtschaft zu anderen Gliederfüßern)
von Ihnen erforscht und beschrieben werden. Teilen Sie sich dazu in fünf Expertengruppen auf, die
die folgenden Untersuchungen durchführen. Dabei können die einzelnen Experimente natürlich von
Ihnen abgewandelt, erweitert, verworfen oder sogar neue entwickelt werden.
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Informationstext - Krebse
Die Krebse oder Krebstiere (Crustacea) bilden mit weltweit beinahe 40.000 Arten eine sehr große
Gruppe innerhalb der Gliederfüßer (Arthropoda, zu denen auch
Insekten, Tausendfüßer und Spinnentiere gehören), deren älteste fossile Vertreter bereits aus dem Kambrium (vor etwa 480
bis 540 Millionen Jahren) bekannt sind. Die Angehörigen dieser
Gruppe zeichnen sich vor allem durch eine extreme Formenvielfalt aus (siehe Abbildung 1), die als Anpassung an die verschiedenen Lebensräume und Lebensweisen entstanden sind,
wobei vorwiegend das Meer oder das Süßwasser als Lebensraum dient.
Abbildung 1 Formvielfalt der Krebse
Gerade aufgrund der Formenvielfalt ist es sehr schwierig, eigene Merkmale dieser Tiergruppe zu finden. Als offensichtliche
Unterschiede zu den Insekten fallen vor allem die Anzahl der
Antennen und die Kiemen auf. Ebenfalls als ein altes Merkmal
muss der Besitz des typischen Spaltbeines bei den Krebsen
angesehen werden, da bereits die als Fossilien bekannten Trilobiten diese Extremitäten hatten. Übrig bleibt als einzige Gemeinsamkeit fast aller Krebse die besondere Larven-Form, die
Abbildung 2 Naupiluslarve
Nauplius-Larve.
Der Körper der Krebstiere ist in drei, nicht immer erkennbare, Körper-Abschnitte eingeteilt, wobei
jeder Abschnitt ursprünglich segmentiert ist und jedes Segment ursprünglich Gliedmaßen trägt. Die
drei Abschnitte werden als Kopf (Acron), Brust (Thorax) und Hinterleib (Abdomen oder Pleon) bezeichnet.
Häufig kommt es zur Verschmelzung von Kopf- und Thorax, zum so genannten Cephalothorax. Das
Acron trägt fünf Extremitätenpaare, der Thorax kann eine unterschiedliche Extremitätenzahl besitzen, wobei die Beinpaare aus der ursprünglichen Form des Spaltbeines
(siehe Abb. 3) unterschiedlich umgewandelt sein können. Das Abdomen kann -muss aber nicht- je ein Beinpaar pro Segment tragen und
endet mit dem letzten Hinterleibssegment, welches als Telson bezeichnet wird. Durch verschiedene Spezialisierungen und den damit verbundenen Veränderungen im Körperbau der Tiere kommt es zu sehr vielen
Variationen im Grundbauplan (Bsp. Abwandlung des Spaltbeines).
Abbildung 3: Spaltbein
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