Biology for Majors II

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Learning Outcomes

  • Beschreiben Sie die verschiedenen Arten von Körperplänen, die bei Tieren vorkommen

Auf einer sehr grundlegenden Klassifizierungsebene können echte Tiere weitgehend in drei Gruppen eingeteilt werden, die auf der Art der Symmetrie ihres Körperplans basieren: radialsymmetrisch, bilateral symmetrisch und asymmetrisch. Alle Arten der Symmetrie sind gut geeignet, um die einzigartigen Anforderungen der Lebensweise eines bestimmten Tieres zu erfüllen.

Viele Schwämme, die unregelmäßige, holprige Klumpen auf dem Meeresboden bilden.

Abbildung 1. Der Schwamm ist asymmetrisch. (credit: modification of work by Andrew Turner)

Asymmetrie findet sich in zwei modernen Kladen, den Parazoa (Abbildung 1) und den Placozoa – obwohl wir anmerken sollten, dass die Urfossilien der Parazoa offenbar bilaterale Symmetrie aufwiesen.

Radialsymmetrie ist die Anordnung von Körperteilen um eine zentrale Achse, wie man sie bei einem Fahrradrad oder einem Kuchen sieht. Sie führt dazu, dass Tiere eine Ober- und eine Unterseite haben, aber keine linke und rechte Seite, keine Vorder- und Rückseite. Wird ein radialsymmetrisches Tier in einer beliebigen Richtung entlang der oralen/aboralen Achse geteilt (die Seite mit einem Mund ist die „orale Seite“, die Seite ohne Mund ist die „aborale Seite“), sind die beiden Hälften spiegelbildlich. Diese Form der Symmetrie kennzeichnet den Körperbau vieler Tiere in der Phyla Cnidaria, darunter Quallen und erwachsene Seeanemonen (Abbildung 2). Die Radialsymmetrie ermöglicht es diesen Meeresbewohnern (die sesshaft oder nur zu langsamen Bewegungen oder zum Schwimmen fähig sind), die Umwelt aus allen Richtungen gleichermaßen wahrzunehmen.

Teil a zeigt eine Qualle mit langen, schlanken Tentakeln, die von einem flexiblen, scheibenförmigen Körper ausstrahlen. Teil b zeigt eine auf dem Meeresboden sitzende Anemone mit dicken Tentakeln, die von einem schalenförmigen Körper ausstrahlen.

Abbildung 2. Die (a) Qualle und (b) Anemone sind radialsymmetrisch. (credit a: Modifikation einer Arbeit von Robert Freiburger; credit b: Modifikation einer Arbeit von Samuel Chow)

Ein schwarzer Schmetterling mit zwei symmetrischen Flügeln.

Abbildung 3. Der Schmetterling ist beidseitig symmetrisch. (credit: modification of work by Cory Zanker)

Bilaterale Symmetrie bedeutet die Teilung des Tieres durch eine Mittelseiten-Ebene, die zu zwei oberflächlich spiegelbildlichen Hälften führt, wie bei einem Schmetterling (Abbildung 3), einer Krabbe oder einem menschlichen Körper. Tiere mit bilateraler Symmetrie haben einen „Kopf“ und einen „Schwanz“ (anterior vs. posterior), Vorder- und Rückseite (dorsal vs. ventral) sowie eine rechte und eine linke Seite (Abbildung 4). Alle Eumetazoa außer denen mit sekundärer Radialsymmetrie sind bilateral symmetrisch. Die Entwicklung der bilateralen Symmetrie, die die Bildung von vorderen und hinteren Enden (Kopf und Schwanz) ermöglichte, förderte ein Phänomen, das als Cephalisation bezeichnet wird und sich auf die Ansammlung eines organisierten Nervensystems am vorderen Ende des Tieres bezieht. Im Gegensatz zur radialen Symmetrie, die sich am besten für stationäre oder bewegungsarme Lebensweisen eignet, ermöglicht die bilaterale Symmetrie eine stromlinienförmige und gerichtete Bewegung. Aus evolutionärer Sicht förderte diese einfache Form der Symmetrie eine aktive und kontrollierte gerichtete Mobilität und eine höhere Raffinesse bei der Ressourcensuche und den Beziehungen zwischen Räubern und Beute.

Die Abbildung zeigt den in Ebenen zerlegten Körper einer Frau. Die Koronalebene trennt die Vorder- von der Rückseite. Die Körpervorderseite ist die Ventralseite, die Körperrückseite ist die Dorsalseite. Der Oberkörper wird als kranial und der Unterkörper als kaudal definiert. Die Sagittalebene zerschneidet den Körper von einer Seite zur anderen. Die Mediallinie verläuft durch die Körpermitte. Die Bereiche links und rechts der Mediallinie werden als lateral bezeichnet. Teile des Körpers, die nahe an der Mediallinie liegen, sind proximal, die weiter entfernten sind distal.

Abbildung 4. Bilaterale Symmetrie. Der bilateral symmetrische menschliche Körper kann durch mehrere Ebenen geteilt werden.

Tiere aus dem Stamm der Stachelhäuter (wie Seesterne, Sanddollars und Seeigel) weisen als Erwachsene eine radiale Symmetrie auf, aber ihre Larvenstadien sind bilateral symmetrisch. Dies wird als sekundäre Radialsymmetrie bezeichnet. Es wird angenommen, dass sie sich aus zweiseitig symmetrischen Tieren entwickelt haben; daher werden sie als zweiseitig symmetrisch eingestuft.

Und die Ctenophora (Abbildung 5), obwohl sie Quallen ähnlich sehen, gelten als rotationssymmetrisch und nicht als radial oder biradial symmetrisch, weil die Teilung des Körpers in zwei Hälften entlang der oralen/aboralen Achse sie in zwei Kopien derselben Hälfte teilt, wobei eine Kopie um 180o gedreht ist, und nicht in zwei Spiegelbilder.

Unterwasserbild eines schwimmenden Kleckses, der vor einem dunklen Hintergrund beleuchtet ist.

Abbildung 5. Rotationssymmetrie ist bei dem schwimmenden Ctenophoren Beroe zu sehen.

Schauen Sie sich dieses Video an, um eine kurze Skizze der verschiedenen Arten von Körpersymmetrie zu sehen.

Körperebenen und Hohlräume von Tieren

Körperpläne von Tieren folgen bestimmten Mustern, die mit der Symmetrie zusammenhängen. Sie sind asymmetrisch, radial oder bilateral geformt, wie in Abbildung 6 dargestellt. Asymmetrische Tiere sind Tiere ohne Muster oder Symmetrie; ein Beispiel für ein asymmetrisches Tier ist ein Schwamm. Radiale Symmetrie, wie in Abbildung 6 dargestellt, bedeutet, dass ein Tier von oben nach unten ausgerichtet ist: Jede Ebene, die entlang der Längsachse durch den Organismus geschnitten wird, ergibt gleiche Hälften, aber keine eindeutige rechte oder linke Seite. Dieses Schema findet sich vor allem bei Wassertieren, insbesondere bei Organismen, die sich an einer Unterlage wie einem Felsen oder einem Boot festhalten und ihre Nahrung aus dem umgebenden Wasser aufnehmen, das den Organismus umströmt. Die bilaterale Symmetrie wird in der gleichen Abbildung durch eine Ziege veranschaulicht. Die Ziege hat ebenfalls eine obere und eine untere Komponente, aber eine von vorne nach hinten geschnittene Ebene trennt das Tier in eine eindeutige rechte und linke Seite. Weitere Begriffe, die bei der Beschreibung von Körperpositionen verwendet werden, sind anterior (vorne), posterior (hinten), dorsal (zum Rücken hin) und ventral (zum Bauch hin). Bilaterale Symmetrie kommt sowohl bei Land- als auch bei Wassertieren vor; sie ermöglicht ein hohes Maß an Mobilität.

Abbildung A zeigt einen asymmetrischen Schwamm mit einem röhrenförmigen Körper und einem einseitigen Auswuchs. Abbildung B zeigt eine Seeanemone mit einem röhrenförmigen, radialsymmetrischen Körper. Aus dem oberen Teil der Röhre wachsen Tentakel. Drei vertikale Ebenen, die in einem Winkel von 120 Grad zueinander angeordnet sind, durchschneiden den Körper. Die Körperhälfte auf einer Seite jeder Ebene ist ein Spiegelbild der Körperhälfte auf der anderen Seite. Abbildung C zeigt eine Ziege mit einem zweiseitig symmetrischen Körper. Eine Ebene verläuft von vorne nach hinten durch die Mitte der Ziege und zerlegt den Körper in eine linke und eine rechte Hälfte, die spiegelbildlich zueinander sind. Der obere Teil der Ziege wird als dorsal definiert, der untere Teil als ventral. Die Vorderseite der Ziege wird als anterior und die Rückseite als posterior bezeichnet.

Abbildung 6. Die Tiere weisen verschiedene Arten der Körpersymmetrie auf. Der Schwamm ist asymmetrisch, die Seeanemone hat eine radiale Symmetrie, und die Ziege hat eine bilaterale Symmetrie.

Ein stehendes Wirbeltier kann durch mehrere Ebenen geteilt werden. Die Sagittalebene unterteilt den Körper in einen rechten und einen linken Teil. Die Midsagittalebene teilt den Körper genau in der Mitte, so dass zwei gleich große rechte und linke Hälften entstehen. Eine Frontalebene (auch Koronalebene genannt) trennt die Vorderseite von der Rückseite. Eine Querebene (oder horizontale Ebene) teilt das Tier in einen oberen und einen unteren Teil. Diese Ebene wird manchmal auch als Querschnitt bezeichnet, und wenn der Querschnitt schräg verläuft, spricht man von einer schrägen Ebene. In Abbildung 7 sind diese Ebenen an einer Ziege (einem Vierbeiner) und einem Menschen dargestellt.

Abbildung A zeigt die Ebenen eines Ziegenkörpers. Die Midsagittalebene verläuft durch die Mitte der Ziege von vorne nach hinten und trennt die rechte und linke Seite. Die Frontalebene verläuft ebenfalls von vorne nach hinten, trennt aber die obere Körperhälfte von der unteren. Die Querebene verläuft durch die Mitte der Ziege und trennt die vordere und die hintere Körperhälfte. In Abbildung B sind die Ebenen eines menschlichen Körpers dargestellt. Die Midsagittalebene verläuft von oben nach unten und trennt die rechte von der linken Körperhälfte. Die Frontalebene verläuft ebenfalls von oben nach unten und trennt die vordere und die hintere Hälfte des Körpers. Die Transversalebene durchschneidet die Körpermitte zwischen Brust und Bauch und trennt die obere Körperhälfte von der unteren. Die Mittellinie ist eine imaginäre Linie, die durch die Mitte des Körpers von oben nach unten verläuft.

Abbildung 7. Dargestellt sind die Ebenen einer vierbeinigen Ziege und eines zweibeinigen Menschen. Die Midsagittalebene teilt den Körper genau in die Hälfte, in einen rechten und einen linken Teil. Die Frontalebene teilt Vorder- und Rückseite, und die Transversalebene unterteilt den Körper in einen oberen und einen unteren Teil.

Wirbeltiere haben eine Reihe von definierten Körperhöhlen, wie in Abbildung 8 dargestellt. Zwei davon sind Haupthöhlen, in denen sich kleinere Höhlen befinden. Die Rückenhöhle enthält die Schädelhöhle und die Wirbelhöhle (oder Wirbelsäule). Die Bauchhöhle enthält die Brusthöhle, die wiederum die Pleurahöhle um die Lungen und die Perikardhöhle, die das Herz umgibt, enthält. Die Bauchhöhle enthält auch die Bauch-Becken-Höhle, die sich in die Bauch- und die Beckenhöhle unterteilen lässt.

Die Abbildung zeigt eine seitliche Querschnittsansicht des Oberkörpers eines Menschen. Die gesamte Kopfregion oberhalb der Augen und bis zum Hinterkopf sowie ein langer dünner Streifen von dieser Region bis zum Rücken sind schattiert, um die Rückenhöhle anzuzeigen. Der Kopf wird als Schädelhöhle bezeichnet und der lange dünne Streifen am Rücken ist die Wirbelsäulenhöhle. Ein großer länglicher schattierter Bereich an der Vorderseite des Körpers zeigt die Bauchhöhle an. Sie wird von oben nach unten als Brusthöhle, Zwerchfell (dünne Linie zwischen den Regionen), Bauchhöhle und Beckenhöhle bezeichnet. Die Bauch- und die Beckenhöhle sind durch eine dünne gestrichelte Linie getrennt und werden zusammen als Bauch-Becken-Höhle bezeichnet.

Abbildung 8. Wirbeltiere haben zwei große Körperhöhlen. Die dorsale Höhle enthält die Schädel- und die Wirbelsäulenhöhle. Die Bauchhöhle enthält die Brusthöhle und die Bauch-Becken-Höhle. Die Brusthöhle ist durch das Zwerchfell von der Bauchhöhle getrennt. Die Bauch-Becken-Höhle wird durch eine gedachte Linie parallel zu den Beckenknochen in die Bauchhöhle und die Beckenhöhle unterteilt. (Credit: Abwandlung einer Arbeit von NCI)

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