Vorlesung: Spezielle Zoologie WS 2018/2019 Modul : Zoologische Systematik Und Artenkenntnis
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Vorlesung: Spezielle Zoologie WS 2018/2019 Modul : Zoologische Systematik und Artenkenntnis Cnidaria Dr. Wolfgang Jakob ITZ, Ecology & Evolution Bünteweg 17d D-30559 Hannover Phone: +49 511-953 8481 Email: [email protected] Protostomier Bilateria Deuterostomier (Triploblasten, Campbell 1997 höhere Tiere) Cnidaria Nesseltiere Diploblasten Placozoa Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) ca. 11.200 Arten Anemone, (Anthozoa) Ohrenqualle, (Scyphozoa) Portugiesische Galeere, (Staatsqualle) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) “Kunstformen der Natur” Ernst Haeckel 1879 2300km x 20-300km “Die Erdbevölkerung paßt 1.750.000 x in das Great Barrier Reef” Edgar O. Wilson, New Haven, Okt. 2007 Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Äußere Systematik: Reich: Metazoa (Vielzelligen Tiere) Überabteilung: Diploblasten (Zweikeimblättrige) Abteilung: Eumetazoa (Gewebetiere ) Stamm: Cnidaria (Nessel- oder Blumentiere) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Innere Systematik: 1. Klasse: Anthozoa (Blumentiere), ca. 7.500 Arten 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) 2. Unterklasse: Octocorallia (achtstrahlig) 2. Klasse: Scyphozoa (Schirmquallen), ca. 200 Arten 3. Klasse: Cubozoa (Würfelquallen), ca. 50 Arten 4. Klasse: Hydrozoa (Hydrozoen), ca. 3.500 Arten 1. Unterklasse: Trachylinae 2. Unterklasse: Hydroidolina Ordnung: Leptothecata Ordnung: Anthoathecata Ordnung: Siphonophorae (Staatsquallen) 3. Unterklasse: Stauromedusae (Becherquallen) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) - > 11.000 marine Arten, wenige limnisch - “Eumetazoa” - meist kolonial - Polypen- und Medusenform - Metagenese - Keine echten Organe - diffuses NS - Aboral-Oral-Achse, radiärsymmetrisch - Diploblastisch Entoderm (Gastrodermis) Ektoderm (Epidermis) Mesogloea - Gastrovaskularsystem - Epithelmuskelzellen & Interstitielle Zellen Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Innere Systematik: Meduse (Qualle) Polyp ABORAL ORAL Hypostom Manubrium ORAL vegetative ABORAL bisexuelle Fortpflanzung vegetative Fortpflanzung vegetative Fortpflanzung Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Die Fortpflanzungsmodi der Cnidaria Polyp & Meduse Benthischer Polyp geht aus der sexuellen Pelagische Meduse entsteht durch Körperachsen- Fortpflanzung der Medusen hervor. umkehr vegetativ aus dem Polypen. Tentakel Mund/Anus Tentakel Mund/Anus Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Innere Systematik: 1. Klasse: Anthozoa (Blumentiere) Nur Polypen 2. Klasse: Scyphozoa (Schirmquallen) Polypen & Quallen (dominant) Strobilation 3. Klasse: Cubozoa (Würfelquallen) Polypen & Quallen Metamorphose 4. Klasse: Hydrozoa (Hydrozoen) Polypen (&) Quallen Knospung Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Knospung Hydrozoa Tesserazoa 3500 spp. Metamorphose Cubozoa 50 ssp. Strobilation Scyphozoa ~11,200 spp. 200 spp. überwiegend marin ~ 650 - 1000mya Anthozoa 7500 spp. Hirnkorallen Steinkorallen Seeanemonen Weichkorallen Seefächer Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Polyp Morphologie: ORAL ABORAL Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Meduse Morphologie: ABORAL ORAL Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Histologie: (Zur Regeneration verbrauchter oder abgestorbener Zellen) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Nesselzellen (Nematocyten) Stilett Bildung aus interstitiellen Zellen (I-Zellen) • Volventen (Wickelkapseln) • Glutinanten (Klebekapseln) • Penetranten (Durchschlagskapseln) Cnidocil Ausstoß nach mech. oder chem. Reiz am Cnidocil: Kapseldeckel Nesselkapsel (Nematocyste) Bis 19m/sec. Ausstoßgeschwindigkeit Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Eleutheria dichotoma (Hydrozoa) Metagenetischer Lebenszyklus vegetative bisexuelle Fortpflanzung vegetative Fortpflanzung vegetative Fortpflanzung Meduse Polyp Metagenese Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Eleutheria-Medusen-(Knospen): Vegetative Vermehrung der Medusengeneration Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Metagenese bei Obelia bidentata Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Scyphozoa Metagenese bei Aurelia aurita (Ohrenqualle) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Vorteile der ungeschlechtliche Vorteile der sexuellen Vermehrung Vermehrung versus Keine Genomverdünnung Sex “finds the ruby in the rubbish“ Guter Genotyp bleibt erhalten Unabhängige, vorteilhafte Mutationen finden schneller zu einander Partnersuche entfällt Verpaarung (Spermien, Manipulation, Kopulationsmechanismen, Bewachung, Mortalitätsrisiko, sexuelle Selektion) Tangled Bank - Genetisch vielfältige Nachkommenschaft - Hohe ökologische Plastizät Effizienz - Eroberung neuer Lebensräume - Maximale Reproduktionsrate - Artbildung - Hohe energetische Effizienz Koloniebildung mit Arbeitsteilung Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Wie wird ein Körperbauplan genetisch determiniert? Hox-system • geclustert auf dem selben Chromosom • die Reihenfolge der Gene auf dem Chromosom korreliert mit dem Ort der Expression Räumliche Kolliniarität • in Vertebraten zusätzlich eine Aktivierung von 3‘ nach 5‘ Richtung Zeitliche Kolliniarität Modifiziert nach Alberts et al., 2002, Garcia-Fernandez 2005 Homeotische Mutationen Proboscibedia Mutationen transformieren Ubx Mutationen transformieren Kopfteile in Beine Die Segment-Identität Labium in Beine Kiefer-Palpen plus Labium in Beine Distales Labium in Beine Milchkraut- wanze Hughes & Kaufman (2002) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) From “{ }” to “oral” to “anterior”? Bauplan-Diversität in Korrelation zur Anzahl der Hox-Gene Diploblasten Triploblasten Placozoa Porifera Cnidaria Platyhelm. Arthropoda Chordata Hauptkörper- Achse: {} 0 {} oral-aboral, 1 a-p, 3 a-p, 3 a-p, 3 Hox/ParaHox Gene: 1 ? 5 10 12 45 Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Cnox-1 Expression in Eleutheria dichotoma: Meduse: + ; distinkte, ektodermale Expression als oraler Ring I-----------------------I 200 µm Antisense; Fluoreszenz-Mikroskop Licht-Mikroskop Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Cnox-1 Expression in Eleutheria dichotoma: Meduse: + ; distinkte, ektodermale Expression im oralen Nesselring I------------------------I 200 µm Antisense; Fluoreszenz Mikroskop Querschnitt Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Cnox-1-Inhibition Zwerg-Tentakel • Doppelte Tentakel • Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Cnox-3-Inhibition Cnox-3 Antisense FITC-markiert Cnox-3 Antisense NBT/X-Phos.-Färbung Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), Hydrozoa Cnox-5-Inhibition Normal Phänotyp Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Innere Systematik: 1. Klasse: Anthozoa (Blumentiere), ca. 7.500 Arten 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) 2. Unterklasse: Octocorallia (achtstrahlig) 2. Klasse: Scyphozoa (Schirmquallen), ca. 200 Arten 3. Klasse: Cubozoa (Würfelquallen), ca. 50 Arten 4. Klasse: Hydrozoa (Hydrozoen), ca. 3.500 Arten 1. Unterklasse: Trachylinae 2. Unterklasse: Hydroidolina Ordnung: Leptothecata Ordnung: Anthoathecata Ordnung: Siphonophorae (Staatsquallen) 3. Unterklasse: Stauromedusae (Becherquallen) Anthozoa Hexacorallia, Octacorallia >7.500 species - meist kolonial - Riffbilder (Great Barrier Reef) - 200C Isochryme - Aragonit (CaCO3) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) ca. 4.500 Arten Ordnung: Steinkorallen (Scleractinia) Bahamas Bermuda Malediven Steinkorallen im Great Barrier Reef Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) Steinkoralle (Scleractinia) Bildung von mächtigen Knollen, Fächern, Pilzen oder Geweihen Polyp Kalkseptum Gastralraum Korallit (Korallen- kelch) Tabula Altkelch Calcium Hydrogencarbonat Calciumcarbonat Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) Große Mittelmeer-Zylinderrose, Ceriantharia membranaceus Diploria labyrinthiformis, Hirnkoralle - ausschließlich solitär lebende Vertreter - Symbiose mit Zooxanthellen - helle Orte - nur geschlechtlich FP - Kolonien mit mehreren m Durchmesser - tropischen & gemäßigte Meere in 1 - 50m Tiefe Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) Ordnung: See-, Krusten & Scheibenanemonen Grüne Riesenanemone, Anthopleura xanthogrammica Seeanemone - Symbiose mit Zooxanthellen & Zoochlorellen (Grünalgen) - Symbiose mit Anemonenfische (Amphiprion) - größte Seeanemone Ø bis 25 cm, Körperhöhe bis 25 cm - Gegenseitiger Schutz vor Fressfeinden Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) 2. Unterklasse: Octocorallia (achtstrahlige Symmetrie des Einzelpolypen) ca. 3.000 Arten Weich- (Alcyonacea) Leder- (Alcyoniidae) Röhren- (Stolonifera) oder Hornkorallen Gorgonien (Gorgonacea) Seefächer oder Seefedern (Pennatulacea) Virgularia spec., Purpurseefeder - streng symmetrisch angeordnete Polypenkolonie Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 1. Klasse Blumentiere (Anthozoa) 2. Unterklasse: Octocorallia (achtstrahlige Symmetrie des Einzelpolypen) 125 Jahre alt Bäumchen-Weichkoralle (Nephtheidae) Fächerförmige Gorgonie (Scleraxonia) - Indopazifik & Rotes Meer - in allen Weltmeeren vom Flachwasser bis Tiefsee - Symbiotischen Algen (Zooxanthellen) - Skelletbildung mittels Gorgonin Jahresringe - kein festes Kalkskelett, sondern kleine Kalknadeln (Sklerite) hornartiges Skleroprotein Stamm: Cnidaria (Nesseltiere) Innere Systematik: 1. Klasse: Anthozoa (Blumentiere), ca. 7.500 Arten 1. Unterklasse: Hexacorallia (sechsstrahlig) 2. Unterklasse: Octocorallia (achtstrahlig) 2. Klasse: Scyphozoa (Schirmquallen), ca. 200 Arten 3. Klasse: Cubozoa (Würfelquallen), ca. 50 Arten 4. Klasse: Hydrozoa (Hydrozoen), ca. 3.500 Arten 1. Unterklasse: Trachylinae 2. Unterklasse: Hydroidolina Ordnung: Leptothecata Ordnung: Anthoathecata Ordnung: Siphonophorae (Staatsquallen) 3. Unterklasse: Stauromedusae (Becherquallen) Stamm: Cnidaria (Nesseltiere), 2. Klasse Schirmquallen (Scyphozoa) ca. 200