Die Zelle 1. Einzellige Tiere

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Die Zelle
1. Einzellige Tiere
Ein Film von Eckhard Huber & Georg Schimanski
Beitrag: Hans Deuter & Hans Hanrieder
Inhalt
Zwei Schüler angeln am Teich. Der eine hat
schon einige Fische gefangen, der andere
scheint leer auszugehen. Doch er wettet mit seinem Freund, dass er weitaus mehr Beute gemacht hat, als es den Anschein hat.
Unter dem Mikroskop werden
Lebensgemeinschaften sichtbar
Zu Hause wollen die
beiden Jungs ihre
Wette einlösen. Unter
dem Mikroskop entdecken sie zahlreiche
Lebewesen in einem
Wassertropfen. Besonders auffällig sind
die Pantoffeltierchen.
In der evolutionären Sackgasse
bleiben sie nicht
An einer Vielfalt anderer Einzeller lässt sich
erkennen, wie sich
schon diese primitiven
Lebewesen auf bestimmte
Ernährungsweisen und Lebensräume spezialisiert haben.
Beispiele sind Vasentierchen, Moostierchen, Trompetentierchen oder
Blumentierchen. Wieder andere Einzeller wie
Rädertierchen und Gallertwimpertierchen haben
sich zu Zellverbänden zusammengeschlossen.
Fakten
Das Pantoffeltierchen
Man erkennt den einfachen Aufbau dieser Einzeller, verfolgt ihre Nahrungsaufnahme
und
sieht, wie ein Pantoffeltierchen von einem anderen Einzeller, einer
Amöbe, gefressen wird.
Ein weiteres Pantoffeltierchen verlängert sich merkwürdig und schnürt
sich ein, bis zwei Zellen daraus geworden sind.
© Bayerischer Rundfunk
Im Wasser von Teichen oder Tümpeln, aber
auch schon in einem Aufguss von Heu, findet
man stets eine Unzahl von kleinsten Tieren und
Pflanzen. Viele davon sind allerdings so winzig,
dass sie mit bloßem Auge kaum wahrzunehmen
sind.
Besonders auffällig sind die Pantoffeltierchen. Ihren Namen haben sie von ihrer Form. Normalerweise schwimmen sie viel zu schnell, als dass
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man Einzelheiten ihres Körpers erkennen könnte. Erst an ermüdeten Tieren können wir Bau und
Verhalten studieren. Pantoffeltierchen bestehen
nur aus einer Zelle. Zellen sind die kleinsten lebensfähigen Einheiten der Tier- und Pflanzenwelt. Der auffällige dunkle Fleck ist der Zellkern,
das Steuerzentrum des Tierchens. Für die Beseitigung von überschüssigem Wasser aus der Zelle sorgen zwei Bläschen. Wie zwei Pumpen füllen und leeren sie sich fortwährend. Mit Hilfe der
Wimpern, winziger Härchen auf der Zelloberfläche, bewegt sich das Tierchen fort. Das winzige,
nur drei Zehntel Millimeter lange Pantoffeltierchen ist fähig, Reize aus seiner Umwelt zu registrieren, sich selbständig fortzubewegen, sich zu
verteidigen und zu vermehren. In einer einzigen
Zelle sind alle Fähigkeiten eines vollständigen
Organismus vereinigt.
Pantoffeltierchen
fressen Algen, Bakterien und andere
K l e in l e b e we se n .
An
nahrungsreichen Stellen finden
sie sich in großen
Ansammlungen.
Besonders ergiebig
sind vermodernde
Pflanzenreste.
Die Tierchen sind elastisch beweglich und können so in die feinsten Spalträume vordringen. Mit
dem Schlag der Wimpern lösen sie Bakterien
und kleine Algen ab und strudeln sie mit einem
Wasserstrom dem Mundfeld zu.
Manche Nahrungsquelle allerdings ist
gefährlich. Hier sind
es z. B. die Scheinfüßchen einer Amöbe, eines einzelligen
Tierchens mit ständig
wechselnder
Form. Die Amöbe
versucht ein Pantoffeltierchen einzufangen, indem sie es
mit ihrem Zellplasma umschließt. Die Bewegung
ist so langsam, dass das Pantoffeltierchen seine
Gefangenschaft erst bemerkt, wenn es kein Entrinnen mehr gibt. Es wird von der Amöbe verdaut. Auch andere Räuber haben die Pantoffeltierchen zum Fressen gern. Die Beute wird unzerkaut in den Magen gewürgt und dort verdaut.
Das Sackrädertier besteht fast nur aus einem
Mund und einem riesigen Magen.
© Bayerischer Rundfunk
Irgendwann im Leben eines Pantoffeltierchens beginnen
sich alle wichtigen
Zellbestandteile zu
verdoppeln - die
Entwässerungsbläschen, das Mundfeld
und schließlich auch
der Zellkern. Die
Zelle beginnt sich
einzuschnüren, die
verdoppelten Zellorgane werden auf die beiden Hälften verteilt. Die Einschnürung wird stärker. Aus der Mutterzelle bilden sich zwei Tochterzellen. Kein Vorfahre dieser Pantoffeltierchen
ist jemals gestorben. Das klingt märchenhaft,
denn für uns ist der Tod etwas Unvermeidliches.
Pantoffeltierchen und andere Einzeller aber kennen keinen Alterstod. Sie teilen und vermehren
sich wieder und wieder. Sind beide Tochterzellen
fertig entwickelt, so trennen sie sich.
Gelegentlich finden sich in dem Heer von Pantoffeltierchen zwei Zellen zusammen und berühren sich mit ihren Längsseiten. Hier haben sich
zwei Tierchen mit ihren Vorderteilen verbunden
und legen sich zu einem sexuellen Vorgang zusammen, der Konjugation. Das geschieht immer
dann, wenn unter den Tierchen Mangelerscheinungen auftreten und sie zu degenerieren beginnen.
Durch eine Plasmaverbindung wird genetisches
Material zwischen den Zellen ausgetauscht. So
wird das Erbgut durchmischt und anschließend
neu aufgeteilt. Wenn sich die beiden Tiere später
wieder trennen, trägt jedes Gene des anderen in
sich, ihr Erbmaterial ist aufgefrischt worden. Die
Konjugation ist aber keine notwendige Voraussetzung zur Teilung und Erzeugung von Nachkommen.
Wie aber reagiert
ein
Pantoffeltierchen, wenn das
Nahrungsangebot
knapp wird, oder
das Gewässer in
dem es lebt, auszutrocknen
beginnt? Das Tierchen krümmt sich
zusammen und verfällt in eine eigentümliche
Drehbewegung. Die Zellen nehmen allmählich
eine kugelförmige Gestalt an und alle Stoffwechselvorgänge verlangsamen sich auf einen winzigen Bruchteil - das Leben wird auf Sparflamme
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geschaltet. Die Zelle bildet eine feste Schale - es
entsteht eine Zyste. In dieser stabilen Form ist
das Leben des Pantoffeltierchens konserviert.
Trockenheit, Frost oder Hitze können ihm nichts
mehr anhaben, bis es schließlich mit dem Wind
in ein anderes Gewässer gelangt und dort zu
neuem Leben erwacht.
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Pflanzen verschiedenster Art. Der Herzflagellat
z. B. ist ein einzelliges Urtierchen, das sich von
winzigen Algen und Bakterien ernährt.
Die Vasentierchen bestehen jeweils nur aus einer
einzigen Zelle: Sie sind sesshaft und strudeln
sich ihre Nahrung durch Wimpern an die Mundöffnung zu.
Die Form gab dem Pantoffeltierchen den Namen. Sein pantoffelförmiger Zelleib ist etwa
0,3 mm lang. Der Körper ist von unzähligen
Wimpern umgeben. Mit ihrer Hilfe bewegt es
sich im Wassertropfen bis zu 10 Meter in der
Stunde.
Auch das rote Trompetentierchen lebt von kleinsten Schwebeteilchen im Wasser. Der Schlag der
Wimpern strudelt die Teilchen an die Mundöffnung. Unbrauchbare Partikel werden abgestoßen.
Mit den Wimpern fächert sich das Pantoffeltierchen die Nahrung zu. Die gesamte Nahrung, Algen, Bakterien u. a.. wird durch die
Fächerung in den Zellmund hineingestrudelt.
Sie wird im Zellinneren von Nahrungsvakuolen
oder Nahrungsbläschen eingeschlossen. Säfte besorgen die Verdauung. Unverdauliches
wird an einer ganz bestimmten Stelle, dem
Zellafter, aus der Zelle gestoßen. Ein Pantoffeltierchen “verspeist” stündlich 20.000 bis
90.000 Bakterien. Mit Hilfe von Vakuolen, die
sich ständig zusammenziehen und wieder
ausdehnen, d. h. pulsieren, wird das in der
Zelle überschüssige Wasser abgepumpt und
nach außen gestoßen.
Die blauen Trompetentierchen sind gesellig.
Die Nachkommen lassen sich meist in unmittelbarer Nähe der
Eltern nieder. So entstehen ganze Rasen
dieser
hauchzarten
Gebilde. Auch sie sind Einzeller, allerdings mit
einer Besonderheit - jedes Tier hat neun Zellkerne. Immer wieder wandert ein Tier ab, um anderswo eine neue Kolonie zu gründen. Hin und
her taumelnd versuchen sie möglichst viel Wasser und damit auch Nahrung in ihrer Umgebung
aufzuwirbeln.
Groß- und Kleinkern sind gewissermaßen das
Gehirn des Tierchens. Sie steuern den Stoffwechsel und sind für die Vermehrung von Bedeutung. Seine Vermehrung geschieht durch
eine einfache Querteilung. Dabei teilen sich
Kerne und Zelleib, alle wichtigen Organe werden verdoppelt.
Andere tierische Einzeller im Plankton
Neben den Pantoffeltierchen bietet der sommerliche Weiher auch einer Vielzahl von anderen
Tieren und Pflanzen den nötigen Lebensraum vielzelligen, wie Fischen oder Teichrosen, aber
auch Milliarden von einzelligen Mikroorganismen.
Oft nehmen die winzigen Lebewesen so stark an
Anzahl zu, dass sie das Wasser trüben - man
sagt, das Wasser "blüht". Lange hält diese Vermehrung meist nicht an. Viele Kleintiere haben
sich auf die neue Nahrungsquelle eingestellt.
Die Kleinstlebewesen des freien Wassers bezeichnet man als Plankton. Plankton ist keine
einheitliche Masse, es besteht aus Tieren und
© Bayerischer Rundfunk
Kolonien von tierischen Einzellern
Wie Blütenbüsche
schweben die Kolonien
des
Strauchglockentierchens im Wasser. Jedes Glöckchen ist eine selbständige
Zelle.
Alle Zellen einer
Kolonie stehen aber untereinander in einem Informationskontakt. Der Hunger zwingt sie immer
wieder zur gemeinsamen Entfaltung ihrer Glöckchen, um Nahrung herbeizustrudeln. Zwischen
den Glockentierchen lassen sich andere Einzeller, z. B. auch Rädertierchen, nieder. Hier lässt
es sich gut leben, denn man kann an der Nahrung teilhaben, die die Glockentierchen herbeischaffen.
Ein Ruderfußkrebschen mit blinden Passagieren.
Glockentierchen lassen sich von ihm spazieren
tragen. Auf diese Weise kommen sie immer wieder in neue Nahrungsgebiete. Das ist noch sicherer, als an einem festen Ort auf die Nahrung zu
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warten. Auch in der Kolonie der Glockentierchen
ist eigentlich jedes einzelne Tier zur Teilung und
damit zur Bildung einer neuen Kolonie fähig. Sie
überlassen diese Aufgabe aber speziell ausgebildeten größeren Zellen. In reifem Zustand werden
diese Zellen entlassen und sie bilden neue Tochterkolonien.
In der Zellkolonie der Glockentierchen haben die
Einzeller zugunsten des organisierten Nahrungserwerbs einen Teil ihrer Selbständigkeit und damit auch ihre individuelle Unsterblichkeit aufgegeben - ein erster Schritt zur Entwicklung der
vielzelligen Lebewesen.
Didaktische Hinweise
Die Sendung ist für Schüler ab der 8. Jahrgangsstufe der Hauptschulen und der entsprechenden
Jahrgangsstufen von Realschulen und Gymnasien bestimmt.
Lernziele
Die Schülerinnen und Schüler sollen
•
über das Vorkommen von vielfältigen Lebewesen im Wassertropfen informiert werden;
•
die besonders auffälligen Pantoffeltierchen kennen lernen;
•
den einfachen Aufbau dieser Einzeller und ihre Nahrungsaufnahme beschreiben;
•
die Vermehrung der Einzeller bis zu zwei Zellen verstehen;
•
über die Spezialisierung auf bestimmte Ernährungsweisen (Amöbe, Vasentierchen,
Moostierchen, Trompetentierchen, Blumentierchen) Bescheid wissen;
•
den Zusammenschluss anderer Einzeller zu Zellverbänden (Rädertierchen,
Gallertwimpertierchen, Strauchglockentierchen) begreifen.
Anregungen
Vom Inhalt her bietet sich die Aufteilung der Sendung in zwei Abschnitte für zwei Unterrichtsstunden
an.
1. Teil: Betrachten des Wassertropfens, Pantoffeltierchen (Aufbau, Nahrungsaufnahme, Zellteilung);
zuvor Betrachten eines Wassertropfens mit Aussprache, ob es darin auch Lebewesen gibt, oder Ansetzen eines Heuaufgusses.
2. Teil: Bestimmte Ernährungsweisen und Lebensräume von anderen Einzellern anhand von Beispielen, Zellverbände.
Dieser Teil der Sendung dient im Unterricht nach der vorangegangenen Wiederholung des Pantoffel tierchens in der Erarbeitungsphase anhand von einigen Beispielen der Informationsgewinnung von
Ernährungsweisen und Lebensräumen anderer Einzeller. Darüber hinaus wird als weiteres Teilziel der
Zusammenschluss von bestimmten Einzellern, den Rädertierchen, den Gallertwimpertierchen und
den Strauchglockentierchen, zu Zellverbänden aufgezeigt.
Bearbeiten der Arbeitsblätter 1, 2 und 3
© Bayerischer Rundfunk
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Tipps zum Mikroskopieren
Mikroskopieren eines Tropfens
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•
•
•
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Reinigen des Objektträgers
Tropfen aus dem Heuaufguss oder aus einem Tümpel in die Mitte des Objektträgers bringen
(Pipette!)
Deckglas auflegen
Präparat (mit Deckglas nach oben) auf den Objekttisch legen
Objekttisch vorsichtig bewegen, bis das Bild erscheint
Einstellen von Bildschärfe, Helligkeit und Kontrast
Einfach herzustellende Frischpräparate
für das Mikroskopieren
•
Oberhaut einer Zwiebel innen an der
konkaven Seite mit Pinzette abziehen.
Zu sehen sind Zellwand, Zellkerne,
Vakuolen.
•
Moosblättchen des Sternmooses zeigen
Chlorophylkörner in den Zellen. Die
Blättchen sind sehr dünn.
•
Mundschleimhaut des Menschen: durch
Schaben an der Innenseite der Wangen
mit einer Holzspachtel erhält man
zahlreiche Zellen mit deutlich sichtbarem
Kern.
•
Brennessel: Stengelquerschnitt mit einer
Rasierklinge hauchdünn abschneiden.
•
Holundermark: Querschnitt wie oben, die
Zellwände sind deutlich zu sehen.
•
Blatt: Haut an der Blattunterseite
abziehen
Das Mikroskop
1590 erfand der
Holländer
Hans
Jansen ein Instrument, mit dem
man für unser
Auge unsichtbare
Gegenstände vergrößern
konnte:
das
Mikroskop
(griechisch: mikros
= klein, skopein =
sehen). Die Linsen
des
Mikroskops
wirken so zusammen, daß kleine
Gegenstände stark
vergrößert werden.
Die dem Auge anliegende Linse heißt Okular, die dem
Untersuchungsgegenstand
zugewandte
Objektiv.
Durch ein Rohr, den Tubus sind beide miteinander verbunden. Am Revolver sind 2 oder 3 Objektive befestigt. Sie haben verschieden starke Vergrößerungen.
Durch Drehen des Revolvers kann man die gewünschte Vergrößerung einstellen.
Mit dem Grobtrieb und dem Feintrieb läßt sich der Tubus heben und senken, bis das Bild scharf erscheint.
Durch den Lichtschacht fällt das Licht der Leuchte oder
des Spiegels ein. Mit der Blende läßt sich das Licht in
seiner Stärke regulieren.
Internettipps - Einzeller
http://www.zum.de/Faecher/Bio/SA/stoff7/amoebe.htm
http://www.bio.vobs.at/cytologie/c-protozoa1.htm
© Bayerischer Rundfunk
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