Aufgaben 113 Tierphysiologie Wie im vorigen Abschnitt angesprochen, scheiden die meisten im Wasser lebenden Tiere Ammoniak in ihre Umgebung aus. Bei vielen Tiergruppen, zB bei Schwämmen, Hohltieren oder Stachelhäutern, gibt es keine speziellen Exkretionsorgane. Stattdessen wird die Exkretion von bestimmten Zellen übernommen. Dieser Exkretionsmechanismus stammt von den Einzellern ab, die Giftstoffe durch die Körperoberfläche ausscheiden. Bei allen anderen Tieren sind spezielle Exkreti- onsorgane ausgebildet. Die einfachsten bilateral- symmetrischen Tiere, die Plattwürmer, aber zB auch Larven von Weichtieren, besitzen so ge- nannte Protonephridien1. Dabei handelt es sich um verzweigte Röhren, die blind mit einer Reusenzelle (= Terminalzelle) enden. Sie besitzt eine Wimpernflamme, die einen Wasserstrom erzeugt und so ständig Körperflüssigkeit in das Kanalsystem saugt. Die Kanäle münden meist am Hinterende des Tieres in die Umgebung. Abb. 5: Regenwurm. Der den Ringelwürmern zugeordnete Regenwurm besitzt in jedem Segment ein Paar Metanephridien als Exkretionsorgane. Segment Vorderende Nervensystem mit Nervenknoten Blutgefäß Mund Ringmuskel Längsmuskel Borsten Darm Metanephridien Seitenherz Ringelwürmer wie der Regenwurm (kAbb. 5), aber auch Weichtiere besitzen komplexere Exkretionsorgane, die als Metanephridien2 oder einfach Nephridien bezeichnet werden. Diese nehmen durch einen Trichter Körperflüssigkeit auf, dann werden wertvolle Salze und andere Stoffe reabsorbiert, bevor die Restflüssigkeit ausgeschieden wird. 1 Protonephridien: protos (griech.) = erster; hier: ursprünglich, nephros (griech.) = Niere 2 Metanephridien: meta (griech.) = nach; hier: weiterentwickelt Protonephridien und Metanephridien sind die einfachsten Exkretionsorgane Einfache Exkretionsmechanismen: Von Einzellern zu Nephridien Exkretionsorgane bei Gliederfüßern Die Gliederfüßer, der artenreichste Tierstamm, besitzen so wie der Regenwurm segmentale Exkretionsorgane, die sich aus den Nephridien entwickelt haben. Im Laufe der Evolution wurden diese Organe allerdings immer mehr reduziert und erfuhren zum Teil einen Funktionswandel, etwa als Speichel- oder Spinndrüsen. Diese Rückentwicklung fand statt, da Teile des Darmes die Bildung von Exkreten übernommen haben. So entstanden bei Spinnentieren und Insekten die Malpighi-Gefäße (benannt nach M. Malpighi3). Dabei handelt es sich um schlauchförmige Ausstülpungen des Darmes, die Körperflüssigkeit aufnehmen und zunächst diverse Stoffe (inklusive der auszuscheidenden Harnsäure) anreichern. Im Endabschnitt dieser Gefäße werden dann Zucker, wertvolle Salze und auch Wasser reabsorbiert, was zu einer Eindickung und letztlich Verfestigung von Harnsäure führt. Diese wird dann in den Darm abgegeben und mit dem Kot ausgeschieden. 3 Marcello Malpighi: italienischer Arzt und Anatom, 1628– 1694; gilt als Begründer der mikroskopischen Anatomie; Entdecker der Blutkapillaren Bei Gliederfüßern haben sich die Nephridien z.T. zurückentwickelt; stattdessen erfolgt die Exkretion durch Darmausstülpungen, die Malpighi-Gefäße Exkretion bei Wirbeltieren: Die Evolution der Niere Im Zuge der Evolution der Wirbeltiere kam es zu einer Höherentwicklung der Nephridien, die schließlich zur Entstehung kompakter Exkretionsorgane, der Nieren, führte. Knorpelfische (zB Haie und Rochen) besitzen eine so genannte Vorniere, die einfachste Form der Niere. Mehrere Nephridien münden in einen Vornierengang, der den Harn ableitet. Vor den Trichtern der Nephridien liegt ein Knäuel aus Kapillaren (ein Glomerulus) – hier tritt Flüssigkeit aus dem Blut in die Nephridien über. Im Vornierengang werden wertvolle Stoffe reabsorbiert. Bei den Knochenfischen und Amphibien kommt es zur Ausbildung von so genannten Bowmankapseln (benannt nach W. Bowman4): Jeder Glomerulus liegt nicht mehr vor einem Trichter des Nephridiums, sondern wird von ihm umgeben. Daneben sind noch Trichter vorhanden, die die Körperflüssigkeit reinigen. Bei den übrigen Wirbeltieren (Reptilien, Vögel und Säuger) fehlt der Trichter. Die Glomeruli sind fest von den Bowmankapseln umschlossen. Diese Einheiten werden als Nierenkörperchen (Nephrone) bezeichnet. 4 William Bowman: britischer Augenarzt und Anatom, 1816–1892 Bei Wirbeltieren erfolgt die Exkretion mit Nieren 1 W Erkläre den höheren Komplexitätsgrad der Exkretionsorgane landlebender Tiere im Vergleich mit denen wasserlebender. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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