Aufgaben 120 1 W Wiederhole alle bisher vorgekommenen Atmungssysteme und nenne für jedes von ihnen mindestens zwei Beispiele aus dem Tierreich. Lungen sind mehrfach parallel entstanden Von allen Weichtiergruppen haben nur die Schnecken das Land erobert. Dabei wurden die ursprünglichen Atmungsorgane, die Kiemen, zurückgebildet. Gleichzeitig wurde die Mantelhöhle1 vergrößert, dünnhäutiger und stärker durchblutet. Dadurch wurde dieses Gebilde zu einer einfachen Lunge. Die so entstehenden Lungenschnecken können an der Luft (aber auch im Wasser) atmen, auch wenn bei dieser Tiergruppe die Hautatmung noch eine wesentliche Rolle spielt). Einen anderen Weg gab es in der Evolution der Spinnentiere. Die wasserlebenden Vorfahren der heutigen Spinnentiere trugen Kiemen an den Beinen, die bei der Anpassung an das Landleben in den Körper eingezogen wurden. Bei den Spinnentieren wurden die Kiemen zu Lungen, die fächerartigen Kiemenlamellen blieben im Körperinneren erhalten. Man nennt diesen Lungentyp daher Fächerlungen. Während urtümliche Spinnentiere wie zB die Skorpione noch vier Paare kleiner Fächerlungen haben, gibt es bei Webspinnen nur ein größeres Paar. (Manche Spinnentiere besitzen zusätzlich Tracheen. Aufgrund der Verwandtschaft zu Insekten wurden die Fächerlungen früher fälschlich als Fächertracheen bezeichnet.) Die uns bekanntesten Lungen sind die der Landwirbeltiere, zu denen auch wir gehören. Die Entwicklung dieser Lungen ging ungefähr mit dem Landgang der Amphibien einher. Die Kiemen wurden reduziert, stattdessen übernahm ein anderes Organ die Aufgabe der Atmung: Die luftgefüllte Schwimmblase der Fische (kAbb. 14), die diesen Tieren als Auftriebsorgan dient, wurde zur Lunge. Dieser Funktionswandel vollzog sich allmählich (kAbb. 15): Die ersten Landwirbeltiere, die Ur-Amphibien, atmeten großteils durch die Haut, zusätzlich erfolgte der Gasaustausch durch die nutzlos gewordene Schwimmblase. Mit zunehmender Anpassung an das Landleben wurde die Hautatmung immer mehr eingeschränkt (um Wasserverlust durch die Haut zu begrenzen). Gleichzeitig wurde die anfangs sehr einfache Lunge immer komplexer. Dieser Trend setzte sich bei den Reptilien fort. Besonders die gleichwarmen, sehr aktiven Säugetiere und Vögel haben sehr leistungsfähige Lungen. Bei den Vögeln gibt es zusätzlich Luftsäcke, das sind dünnwandige Anhänge der Lunge. Diese arbeiten wie Blasebälge und sorgen so für einen konstanten Luftstrom durch die Lunge: Die Luft strömt also nicht nur in die Lunge hinein und wieder hinaus, sondern durch sie hindurch. 1 Mantelhöhle: Hohlraum bei Weichtieren zwischen Fuß und Mantel Bei verschiedenen landlebenden Tiergruppen haben sich unabhängig voneinander unterschiedliche Lungentypen entwickelt Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte und Evolution Im Zuge der Evolution ist der Funktions- wandel von Organen häufig: Organe bilden sich nicht „aus dem Nichts“, vielmehr kommt es zu minimalen, zufälligen Änderungen von vorhandenen Strukturen. Nützliche Änderungen bleiben erhalten. Sämtliche Lungen sind durch Funktionswandel von früheren Organen, die teilweise eine ganz andere Funktion hatten, entstanden. Abb.14: Schwimmblase. Die Schwimmblase der Fische ist ein luftgefüllter Hautbeutel, der als Darmausstülpung entsteht. Im Zuge der Evolution wurde aus diesem Organ die Lunge der Landwirbeltiere (vgl. kS. 121, Abb. 16). Schwimmblase Rückenflosse Schädel Bauchflosse Afterflosse Schwanzflosse Brustflosse Wirbelsäule Abb.15: Die zunehmende Komplexität der Lungen bei den Landwirbeltieren. Schematische Darstellung der Lungen von Amphibien (a), Reptilien (b) und Säugetieren (c). a c b Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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