11 Die Ordnung des Lebendigen 1.1 Kennzeichen des Lebens Das Leben ist auf vielen unterschiedlichen Ebenen organisiert Die Biologie ist die Wissenschaft von allem Lebendigen. In ihrer Arbeit betrachten Biologinnen und Biologen einen Ausschnitt der Natur, ein biologisches System. Dieser Ausschnitt kann mikroskopisch klein und mit dem freien Auge nicht sichtbar sein, oder es kann sich dabei auch um ein ganzes Ökosystem handeln, das tausende von Kilometern umspannt. Die kleinsten Bestandteile von Lebewesen sind Atome. Sie sind zu Molekülen verbunden, die in einem Organismus ganz bestimmte Aufgaben erfüllen. Aus komplexen biologischen Molekülen, hauptsächlich Proteinen, sind die Organellen, die Bestandteile der Zelle, aufgebaut (siehe S. 28 ff.). Manche Organismen bestehen aus nur einer Zelle. Die vielzelligen Organismen, zu denen die meisten Pflanzen und Tiere gehören, bestehen aus unzähligen Zellen, die teilweise hoch spezialisiert sind. In vielzelligen Organismen sind gleichartige Zellen, die eine gemeinsame Funktion im menschlichen Körper erfüllen, zu Geweben verbunden (zB Fett- oder Muskelgewebe). Unterschiedliche Gewebe bilden gemeinsam Organe, das sind abgegrenzte Funktionseinheiten von Lebewesen (zB das Herz oder die Lunge). In einem Organismus arbeiten viele solche Organe zusammen. Einzelne Lebewesen einer Art existieren nicht isoliert, sondern bilden gemeinsam eine Fortpflanzungsgemeinschaft, eine Population. Die Lebewesen einer Population stehen in Beziehung mit anderen Lebewesen und sind Teil eines Ökosystems. Alle Ökosysteme gemeinsam machen die Biosphäre1 der Erde aus. Die Biologie umspannt also Bereiche sehr verschiedener Größenordnugnen. Biologinnen und Biologen benötigen, je nach Methode und Art der Untersuchung, unterschiedliche Werkzeuge. Man beobachtet zum Beispiel das Leben von Einzellern mit einem Mikroskop und das Wanderverhalten von Vögeln, die tausende Kilometer zurücklegen, mit Hilfe satellitengestützter GPS-Systeme (Global Positioning System). 1 Biosphäre: bios (griech.) = Leben, sphaira (griech.) = Kugel; alle von Lebewesen besiedelten Teile der Erde: von der Tiefsee über das Festland bis in die Luftschichten der Atmosphäre Die Biologie beschäftigt sich mit dem mikroskopisch Kleinen, aber auch mit Tausende Kilometer weit reichenden Systemen Kompartimentierung Abgegrenzte Reaktionsräume, so genannte Kompartimente, sind beispielsweise die Organellen von Zellen, die Zellen eines Körpers, oder ein Tier in einer Population. Abb.1: Größenordnungen. Die Organisationsebenen der Biologie sind ineinander verschachtelt. Sie decken 17 Größenordnungen ab, von 10–10 m bei Atomen bis zu 107 m bei der Biosphäre. nm = Nanometer, µm = Mikrometer 0,1 nm (10-10m) 10 m 100 m 1 km 1 nm (10-9m) 10 nm (10-8m) 100 nm (10-7m) 1 μm (10-6m) 10 μm (10-5m) 10 cm (10-1m) 1 m 13 000 km (1,3 x 107m) 100 μm (10-4m) 1 mm (10-3m) 1 cm (10-2m) NH Biosphäre Ökosysteme Gemeinschaften Populationen Vielzeller Zellen Organellen große Moleküle kleine Moleküle Atome Manche Ökosysteme messen nur wenige Zentimeter, andere viele Kilometer. Die Skala ist logarithmisch. Jede Einheit ist zehnmal größer als die vorherige. Die meisten Zellen sind 1–100 μm groß. Je nach Art ist die Größe sehr verschieden. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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