Amphibien – eine Sachanalyse
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Amphibien – eine Sachanalyse Die Sachanalyse ist die Grundlage, für das von mir entwickelte Lernprogramm „Amphibien – Ein Leben zwischen Land und Wasser“. Ein Teil der Themen dieser Sachanalyse werden von mir, didaktisch reduziert, im Lernprogramm verwendet. Eine Definition Die Amphibien oder Lurche sind stammesgeschichtlich die älteste Klasse der Landwirbeltiere. Ihr wissenschaftlicher Name leitet sich aus dem Griechischem ab. „amphi“ bedeutet „auf beiden Seiten“ und „bios“ heißt übersetzt „Leben. Die Namensgebung bezieht sich auf den Lebensraum der Tiere. Die Larvenentwicklung findet im Wasser statt, währenddessen die ausgewachsenen Tiere zum Teil in terrestrischen als auch aquatischen Habitaten leben. Zu den Amphibien gehören die Froschlurche (Anura)die Schwanzlurche (Urodela) und die Blindwühlen(Apoda). Amphibien sind kaltblütige Tiere die bei tiefen Temperaturen in einem Zustand der Starre verfallen. Amphibien die in gemäßigten Zonen leben, halten eine Winterruhe. Ausgewachsene Amphibien sind Fleischfresser und ernähren sich hauptsächlich von Insekten. Die Larven ernähren sich von Plankton und Detritus. Die Haut Die Haut der Amphibien dient dem Schutz vor äußeren Einflüssen, aber vor allem zur Aufnahme von Umweltreizen, wie Tast-, Druckund Temperaturreizen. Außerdem regulieren Amphibien die Temperatur sowie den Wasserhaushalt über die Haut. Die Amphibienhaut ist dünn, feucht und glatt bei Fröschen, Salamandern und Molchen und warzig bei Kröten und Unken, wie in Abbildung: Die Rotbauchunke Abbildung1, bei der Rotbauchunke. Die Beschaffenheit der Amphibienhaut bringt sowohl Vor- als auch Nachteile mit sich. Die glatte Haut bei den im Wasser lebenden Amphibien, führt zu einem geringeren Widerstand und ermöglicht ein schnelleres Schwimmen. Durch die dünne, feuchte Haut wird die Hautatmung sowie die Wasseraufnahme direkt über die Körperoberfläche ermöglicht. Nachteile der Amphibienhaut sind, dass eine dünnere Haut leichter verletzbar ist. Außerdem besteht eine höhere Austrocknungsgefahr. Durch die dünne Haut können nicht nur Wasser und Sauerstoff, sondern auch Gifte aufgenommen werden. Gespritzte und gedüngte Äcker sowie saurer Regen können bei Amphibien zum Tod führen. Die Haut der Amphibien besteht aus Epidermis, Dermis und Subcutis. Die Epidermis ist mit verhornten Zellen besetzt, und dient so als Verdunstungsschutz. Die Dermis besteht aus zwei Schichten: Die erste Schicht enthält Hautdrüsen, Farbträger, Blutgefäße und Nerven. Die zweite Schicht besteht aus kollagenen Fasern. Die Subcutis ist ein feines Bindegewebe, das viele Blutgefäße und Nervenzellen enthält. Die Hautdrüsen Die Amphibienhaut ist die drüsenreichste Haut im ganzen Tierreich. Es gibt verschiedene Arten von Drüsen, die Schleim- und die Giftdrüsen, sowie die Schlüpfdrüse. Die Drüsenanzahl ist abhängig von der Amphibienart und dem Lebensraum des Tieres, jedoch ist die Häufigkeit der Hautdrüsen bei Hyla aborea im Vergleich zu anderen einheimischen Arten am größten. Bis zu 133 Drüsen pro mm² enthält seine Haut. Je dichter die Schleimdrüsen, desto größer ist der Schutz vor einer Austrocknung der Hautflächen. Ein Nachteil vieler Schleimdrüsen ist die physiologische Austrocknungsgefahr. Die Sekretion von Schleim verhindert nicht nur die Austrocknung der Haut, sondern dient auch als Schutz. Die Schleimschicht verhindert das Eindringen von zu viel Feuchtigkeit bei vorwiegend im Wasser lebenden Arten. Landlebende Arten besitzen in der Regel wenige Schleimdrüsen um eine Austrocknung zu verhindern. Die Art Bombina bombina zum Beispiel enthält in ihrer Haut ca. 49 Schleimdrüsen. Dies widerspricht der oben angegebenen Zahl der Schleimdrüsen bei Hyla aborea. Die Funktion der Schleimdrüsen bei Hyla aborea weist eine Besonderheit auf. Die Schleimdrüsen bei Hyla aborea besitzen spezielle Schließapparate die, die Sekretion regulieren können. So kann trotz einer Vielzahl an Schleimdrüsen eine physiologische Austrocknung verhindert werden. Die Giftdrüsen der Amphibien sezernieren ein meist schwach giftiges Sekret, das sie zum einen vor Fressfeinden schützt und zum anderen einem Befall von pathogenen Protozoen, Pilzen und Bakterien verhindert. Vor allem bei Kröten und Salamandern sind die Giftdrüsen gut zu erkennen. Sie sind in den Parotoiddrüsen hinter den Augen und am Rücken konzentriert. Einige Kröten und Salamander können das Gift sogar verspritzen. Das Gift ist im Blut und bereits in den Eiern, Embryonen und Larven enthalten. Die Funktion der Schlüpfdrüse besteht darin, die Gallerthülle, die den Embryo umgibt, aufzulösen. Abbildung: Parotoiddrüsen hinter dem Auge Die Gifte der Amphibien und ihre Wirkung Die Baumsteigerfrösche (Dendrobatidae) gehören zu den giftigsten Amphibien. Sie produzieren das Gift Batrachotoxin, das in Südamerika als Pfeilgift genutzt wird. Batrachotoxin wirkt neurotoxisch. Es führt zu einer Dauererregung der Nerven- und Muskelzellen. Die Auswirkungen einer Vergiftung reichen von Lähmungserscheinungen und Herzrhythmusstörungen Abbildung: Der Pfeilgiftfrosch, Dendrobates azureus bis hin zum Herzstillstand. Trotzdem sind die farbenprächtigen Baumsteigerfrösche bei der Haltung im Terrarium sehr beliebt. Bei der Haltung im Terrarium reduziert sich die Toxizität der Tiere. Bei den Nachzuchten geht sie völlig verloren. Die Kröten der Familie Bufonidae produzieren verschiedene biogene Amine, wie das Adrenalin oder Steroide wie das Bufotoxin. Intravenös verabreicht, kann das Gift dieser Kröten zu starken Halluzinationen führen. Durchaus bekannt ist auch die Aga- Kröte, aus deren Haut Rauschmittel gewonnen werden. Für den Menschen sind die giftigen Sekrete weitestgehend ungefährlich. Es wird für den Menschen nur dann unangenehm, wenn das Sekret mit den Schleimhäuten in Berührung kommt. Dies kann zu stärkeren Reizungen und Schwellungen führen. Die Farben der Amphibien Bei den Farbträgern, den Chromatophoren, unterscheidet man zwischen 5 verschiedenen Pigmentzelltypen. Die Melanophoren und Melanozyten enthalten Melanin, das eine Schwarzoder Braunfärbung verursacht. Die Iridophoren enthalten Guaninplättchen die eine stark lichtbrechende Eigenschaft besitzen. Die Xanthophoren und die Erythrophoren enthalten Pteridine und Carotinoide, die eine Rot- und/oder Gelbfärbung verursachen. Die unterschiedlichen Färbungen der Haut werden durch die relative Dichte und die Anordnung der Chromatophoren bestimmt. Außerdem ist die Färbung abhängig von der Pigmentanzahl und der Verteilung der Pigmente in den Chromatophoren. Viele Froscharten sind in der Lage die Hautfarbe zu ändern. Der Wechsel der Hautfarbe kann durch innere oder äußere Faktoren hervorgerufen werden. Einfluss auf die Hautfärbung haben z.B. die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit oder die Lichtintensität. So bewirken niedrigere Temperaturen eine stärkere Melaninkonzentration und somit ein Dunklerwerden der Haut. Andere Ursachen für die Farbänderung der Haut sind nervös oder hormonell gesteuert. So findet beispielsweise bei Hunger, Wohlbefinden oder Erregung ebenfalls eine Farbänderung statt. Natürlich gibt es auch einen morphologischen Farbwechsel. Jung- und Adulttiere sind unterschiedlich gefärbt, sowie Männchen und Weibchen. Diese Farbveränderungen werden durch eine Verminderung oder Vermehrung der Pigmente oder Chromatophoren hervorgerufen. Die Funktionen der verschiedenen Farben sind sehr vielseitig. So genannte Tarntrachten sind bei den Amphibien weit verbreitet. Mit der Umgebungstracht gelingt es den Tieren sich an die Umgebung anzupassen und sind so nur schwer sichtbar. Abbildung: Gut getarnter Moosfrosch Eine weitere Tarntracht stellt die Mimese dar. Hierbei sehen die Amphibien, den in der Umgebung vorkommenden Pflanzen und Gegenständen zum Verwechseln ähnlich. Ein Beispiel hierfür ist, der Laubfrosch Hyla aborea, der sich an die Farbe des Laubes anpasst, oder der Moosfrosch. Bei der Locktracht ist das Tier der Umgebung vollkommen angepasst. Meist sind die Tiere regungslos und versuchen mit kleinen Bewegungen die Aufmerksamkeit anderer kleiner Tiere zu erregen, sie anzulocken und zu fressen. Andere Amphibien besitzen eine Warn- oder Schrecktracht, mit der sie dem Räuber zeigen, dass sie giftig sind. Sie tragen deutliche Signalfarben wie gelb, rot blau oder schwarz. Entweder ist das ganze Tier gefärbt oder nur einzelne Körperstellen, wie die Kehle, die Bauchseite oder die Schwanzunterseite. Ein Beispiel hierfür ist der „Unkenreflex“ bei Rotund Gelbbauchunken. Wenn den Tieren Gefahr droht, drehen sie sich um, so dass die gelbe oder rot gefärbte Bauchseite zu sehen ist. Dieses Phänomen ist auch bei anderen Arten zu beobachten, wie auch bei dem chinesischen Feuerbauchmolch in Abb. Die Räuber prägen sich sehr schnell ein, dass Tiere mit Signalfarben giftig sind. Dies machen sich harmlose Tiere zu Nutze, in dem sie die Warntracht eines giftigen Tieres imitieren. Diese Scheinwarntracht nennt man Mimikry. Abbildung: Chinesischer Feuerbauchmolch mit rot gefärbter Bauchseite Die Hautrezeptoren Die Amphibien besitzen viele Rezeptoren in der Haut. Es gibt Warm- und Kaltrezeptoren in den oberen Hautschichten, sowie Schmerzrezeptoren in den unteren Hautschichten. Das Seitenliniensystem Das Seitenliniensystem setzt sich aus hautständigen Sinnesorganen zusammen, die sich in der Kopf- und Rumpfregion befinden. Man findet es bei aquatisch lebenden Larven, aquatisch lebenden adulten Schwanzlurchen oder bei adulten Tieren die zeitweilig zur aquatischen Lebensweise zurückkehren. Es gibt zwei verschiedene Seitenlinien, die sich in Bau und Funktion unterscheiden. Das Ampullenorgan besteht aus Elekrorezeptoren, die in Vertiefungen unter der Haut lokalisiert sind. Durch elektrische Felder kann das Tier seine Beute orten. Es kommt ausschließlich bei Blindwühlenlarven und aquatischen Salamandern vor. Die Neuromasten sind mechanosensitive Rezeptoren. Sie dienen der Erkennung von Wasserbewegungen. Die Neuromasten werden zur Lokalisation von Beute auf der Wasseroberfläche genutzt. Außerdem werden sie zur Paarungszeit genutzt. Die Wasserwellen, die bei den Rufen der Frösche entstehen, können von anderen Artgenossen wahrgenommen werden und zur Abgrenzung der Reviere genutzt werden. Das statoakustische Organ Im statoakustischen Organ sind der Gleichgewichts- und Drehsinn, der Vibrationssinn und der Hörsinn vereint. Es befindet sich im Innenohr. Das Auge Der Aufbau des Auges ist bei den verschiedenen amphibischen Gruppen vom Aufbau her identisch. Die Augenhaut besteht aus drei Schichten, der Lederhaut (Sclera), der Gefäßhaut (Uvea) und der Netzhaut (Retina). Im vorderen Augenpol ist die Lederhaut zur durchsichtigen Hornhaut umgebildet. Die Netzhaut besteht aus Stäbchen und Zapfen mit unterschiedlichen Absorptionsmaxima. Trotzdem scheinen die meisten Amphibien farbenblind zu sein. Der optische Apparat setzt sich aus Hornhaut, Linse und Glaskörper zusammen. Die Linse variiert in Form und Größe zwischen den verschiedenen Arten. Eine Akkomodation erfolgt über einen Positionswechsel. Im Ruhezustand ist das Auge auf die Ferne eingestellt. Um in der Nähe gelegenes scharf zu sehen, wird die Linse nach vorn geschoben. Die Linse ist von der Iris umgeben, die meist silbern oder golden pigmentiert ist. Die Öffnung, die Pupille, ist je nach Art verschieden geformt. Die Pupille kann rund, schlitzartig oder herzförmig geformt sein. Wie beim Menschen wird auch die Weite der Pupille in Abhängigkeit von der Helligkeit reguliert. Das Auge wird durch ein oberes und ein unteres Lid, sowie durch die Nickhaut geschützt. Für die Orientierung und den Beutefang ist das Sehen besonders wichtig. Vor allem das binokulare Sehen, bei dem ein Objekt mit beiden Augen betrachtet werden kann ist von Vorteil. Dies kommt bei den Amphibien nur selten vor, da sich die Augen sehr weit lateral befinden und sich die Gesichtsfelder der beiden Augen nur kaum oder gar nicht überlappen. Bei Larven und bei einigen adulten Arten gibt es noch zwei andere Organe die lichtempfindlich reagieren. Das Scheitelauge, auch Pinealorgan genannt und die Epiphyse. Das Pinealorgan befindet sich zwischen den Augen auf der Oberseite des Kopfes, unter der Haut. Es ist über den Pinealnerv mit dem Zwischenhirn verbunden. Die Epiphyse ist eine dorsale Ausstülpung des Zwischenhirns. Beide Organe weisen unterschiedliche Empfindlichkeiten für die verschiedenen Wellenlängen des Lichtes auf. Die Aufgaben dieser Organe sind die Steuerung des Farbwechsels der Haut, die Synchronisation des circadianen Rhythmus und die Sonnenkompassorientierung. Chemische Sinne Amphibien verfügen über Kontaktchemorezeptoren und über einen chemischen Fernsinn, die im folgendem als Geschmackssinn und als Geruchssinn beschrieben werden. Der Geschmackssinn ist auf der Zunge und in der Mundhöhle lokalisiert und dient zur Kontrolle der Nahrung. Der Geruchssinn nimmt chemische Moleküle, in der Luft oder im Wasser gelöst, wahr. Der Geruchssinn hat eine große Bedeutung für das Auffinden und Beurteilen von Nahrung. Amphibien besitzen zwei verschiedene, räumlich voneinander getrennte Rezeptorsysteme. Das olfaktorische System und das akzessorische olfaktorische System, das auch als Jacobsonsches Organ bezeichnet wird. Das olfaktorische System besteht aus den Rezeptoren der Riechschleimhaut, welche mit ihren Axonen den Riechnerv (Nervus olfactorius) bilden. Das Jacobsonsche Organ besitzt einen eigenen Nerv den Nervus olfactorius accessorius. Dieser dient der Übermittlung von Gerüchen, die bei der Fortpflanzung eine Rolle spielen. (vgl. Hofrichter) Das Skelett der Lurche Der Froschlurch Froschlurche haben einen gedrungenen Körperbau. Wie bei allen Wirbeltieren ist auch beim Frosch die Wirbelsäule der Stützapparat des Körpers. Man unterscheidet zwischen einer praesacralen, vor dem Kreuzbein gelegenen und einer postsacralen Wirbelsäule. Der erste praesacrale Wirbel wird wegen seiner Verbindung zum Schädel und den fehlenden Querfortsätzen als Atlas bezeichnet. Des weiteren besteht die Wirbelsäule aus 5 bis 9 Wirbeln und einem stabförmigen Knochenelement, dem Urostyl. Das Urostyl entstand aus der Verwachsung von Schwanzwirbeln. Die Vorder- und Hinterextremitäten des Froschlurchs sind unterschiedlich aufgebaut. Das Vorderbein schließt mit dem Oberarm an den Schultergürtel an. Der Unterarm besteht nur aus einem Element, denn Elle und Speiche sind miteinander verwachsen. Was Finger und Zehen betrifft, ist bei allen Tetrapoden die Fünfstrahligkeit festgelegt. Froschlurche weichen von diesem Schema ab, da sie nur vier Zehen an den Vorderbeinen besitzen. Man geht davon aus, dass aufgrund von unterschiedlichen Belastungen, der fünfte Finger zurückgebildet worden ist. Die Hinterbeine der Froschlurche sind wie folgt aufgebaut: Der Oberschenkel ist mit dem Hüftgelenk verbunden. Der Unterschenkel setzt sich aus dem Schienbein und dem Wadenbein zusammen, die auch hier miteinander verwachsen sind. Auf den Unterschenkel folgt ein spangenähnliches Gebilde, das aus verlängerten und an den Enden zusammengewachsenen Fußwurzelknochen besteht. Der Hinterfuß weist 5 Zehen auf. Auffällig bei den Froschlurchen ist, dass die Hinterextremitäten deutlich länger sind als die Vorderen. Die Zahl der Glieder der Finger und Zehen ist innerhalb der Wirbeltierklassen festgelegt und wird mit der Phalangenformel beschrieben. Phalange ist der allgemeine Begriff für Finger und Zehen. Die Phalangenformel für die vier Finger des Froschs ist 2-2-3-3. Für die Zehen gilt die Formel 2-2-3-4-3. Man zählt die Anzahl der Glieder vom Daumen als ersten Strahl bis zum fünften Finger. Wendet man die Phalangenformel bei der menschlichen Hand an, ist sie leicht nachzuvollziehen. Das Zusammenwachsen von Speiche und Elle, Schienbein und Wadenbein, sowie die Verlängerung der Fußwurzelknochen, wird durch die Sprungbewegung der Anuren erklärt. Der Schwanzlurch Die Schwanzlurche haben einen länglichen Körperbau. Die Wirbelsäule ist im Vergleich zu den Froschlurchen wesentlich länger und flexibler. Der Halswirbel wird ebenfalls als Atlas bezeichnet. Darauf folgen 10 bis 60 Praesacralwirbel und nach einem einzigen Sacralwirbel, 20 bis 100 Caudalwirbel. Schwanzlurche besitzen kleine Rippen an den Querfortsätzen der Wirbelsäule, doch wird kein geschlossener Rippenkorb gebildet. Die Extremitätenbildung folgt dem Grundmuster der Tetrapoden. Das Vorderbein besteht aus einem Oberarm, dem Unterarm, gebildet aus Speiche und Elle, den Mittelhandknochen und den 4 Fingern. Das Hinterbein besteht aus dem Oberschenkel, dem Unterschenkel, gebildet aus Wadenbein und Schienbein, den Mittelfußknochen und den 5 Zehen. Auch für die Schwanlurche gibt es eine Phalangenformel. Für die Finger gilt: 1-2-3-2 und für die Zehen gilt die Formel: 1-2-3-3-2. Bei den Schwanlurchen gibt es aber auch Ausnahmen. Bei im Wasser lebenden Arten, sind die Fingerund Zehenstrahlen häufig reduziert. Die Extremitäten können sogar ganz fehlen. Die Fortbewegung der Lurche Der Frosch Die hintere Extremität, von der die Sprungkraft des Frosches ausgeht, ist bedeutend länger als die Vordere. Eine Verlängerung der Hinterextremitäten findet man bei verschiedenen Säugetiergruppen, die sich mittels synchron bipeden Springens fortbewegen, wie z.B. auch beim Känguru. Die Vorderextremitäten sind vor allem bei der Landung belastet. Mit der Verschmelzung von Elle und Speiche entstand ein stabiles und kräftiges Stützelement, das die Belastung bei der Landung auffangen kann. Die Körpergestalt hat sich an die Anforderungen, die diese Fortbewegungsweise mit sich bringt angepasst. Abbildung: Skelett eines Froschlurchs im Ruhezustand Im Ruhezustand sind die Hinterextremitäten eng Abbildung: Der Froschsprung zusammen gefaltet und nah am Körper anliegend. Beim Sprung werden nacheinander Hüft-, Knie- und Fersengelenk durchgestreckt. Mit der Anhebung des „zweiten“ Fersengelenks wird eine zusätzliche Erhöhung erreicht und die ganze Kraft liegt auf dem vorderen Teil des Fußes, der als letztes gestreckt wird. Während des Sprungs werden die Vorderbeine nach hinten an den Körper gelegt. Am höchsten Punkt der „Flugbahn“ werden die Vorderbeine wieder nach vorn gestreckt. Froschlurche sind in der Lage die Flugrichtung zu korrigieren, indem sie ein Hinterbein abspreizen oder den Kopf anheben. Natürlich können sich Frösche nicht nur durch Springen fortbewegen. Am Boden oder beim Klettern nutzen sie die ganz normale Kriechbewegung mit allen vier Extremitäten. Die Fortbewegung im Wasser ähnelt der menschlichen Bewegung beim Brustschwimmen. Die Hinterbeine werden zum Rumpf hingezogen und wieder lang gestreckt. Um dabei viel Wasser zu verdrängen, besitzen Wasserfrösche Schwimmhäute an den Hinterfüßen. Die Vorderbeine werden an den Körper gezogen, um den Widerstand zu verringern. Der Schwanzlurch Um die Fortbewegungsweise der Schwanzlurche zu erklären, muss man den Aufbau der Skelettmuskulatur im Rumpf- und Schwanzbereich betrachten. Längs der Körperachse ist die Muskulatur in gleich große Segmente geteilt. Die Segmente bestehen aus quer gestreifter Muskulatur, die durch Muskelsepten voneinander getrennt sind. Durch die Verbindung der Septen mit den Wirbeln, wird die Muskelkraft indirekt auf die Wirbelsäule übertragen. Die einzelnen Segmente besitzen jeweils eine eigene sensorische und motorische Nervenversorgung. Bei einer von vorne nach hinten laufenden Muskelkontraktion der einzelnen Segmente, entsteht eine Wellenbewegung, die der Schwimmbewegung eines Fisches gleicht. Werden Segmente der einen Seite kontrahiert, dehnen sich die Muskelsegmente auf der Anderen und die Wirbelsäule wird gebogen. Die Extremitäten der Schwanzlurche werden alternierend bewegt. Die Vorder- und Hinterextremitäten zeigen jeweils in unterschiedliche Richtungen. Nur die diagonal gegenüberliegenden Extremitäten zeigen in die gleiche Richtung. Im Wasser dient der Schwanz allein der Fortbewegung. Die Extremitäten werden an den Körper heran gezogen. Im Wasser lebende Molche besitzen meist einen vertikal abgeflachten Schwanz mit einem Hautsaum, der den Schwanz zusätzlich verbreitert. Auch an Land lebende Molche, die zur Paarungszeit Gewässer aufsuchen, tragen in ihrer Wassertracht einen Hautsaum, der das Schwimmen erleichtert. Der Nahrungserwerb, die Zunge der Lurche Bei den Amphibien gibt es zwei unterschiedliche Jagdmethoden. Das aktive Suchverhalten, wie zum Beispiel bei den Urodelen, Bufoniden und den Dendrobatiden, oder das Lauern, wie bei den meisten anderen Anuren. Wichtig für den Beutefang, ist eine schnelle Erkennung der Beute und eine gute Fangtechnik. Die meisten Amphibien nehmen die Beute optisch wahr. Allerdings ist der Geruchssinn bei vielen Urodelen und grabenden Kröten auch sehr gut ausgeprägt. Durch die Anpassung an seinen Lebensraum kann der italienische Höhlenmolch seine Beute olfaktorisch so gut lokalisieren, dass er sie trotz Dunkelheit mit der Zunge fangen kann. Das Seitenlinienorgan der Larven und der aquatilen Molche und Frösche ermöglicht es, Erschütterungen wahrzunehmen, die Aufschluss darüber geben, was die Erschütterung ausgelöst hat, wie groß die Entfernung ist und in welche Richtung sich der Auslöser befindet. Die Jäger unter den Amphibien schleichen sich an die Beute heran, die Lauerer lassen die Beute nahe an sich heran kommen. Das Beutefanginstrument der meisten Amphibien ist ihre hoch spezialisierte Zunge. Einige Schwanzlurchgattungen verfügen über eine blitzartig herausschnellende Zunge. Diese Zunge besteht aus einem kontraktilen Stiel mit einem verdickten Ende, welches mit Drüsen besetzt ist. Diese Drüsen produzieren ein Sekret, das die Beute an der Zunge kleben lässt. Abbildung: Spezialisierte Zunge eines Schwanzlurchs Bei vielen Anuren ist die Zunge vorne am Unterkiefer festgewachsen. Sie liegt im geschlossenen Maul nach hinten geklappt. Beim Öffnen des Mauls streift die Zunge den Gaumen, wo sie ein klebriges Sekret aufnimmt. Die Zunge klappt über die Beute und wird durch das klebrige Sekret und ein Einfalten der Zunge festgehalten. Abbildung: Spezialisierte Zunge eines Froschlurchs Größere Beutetiere werden mit dem Kiefer oder dem Gaumen festgehalten. Die Beute wird grundsätzlich unzerkleinert verschlungen. Amphibien sind in der Lage die Augäpfel einzuziehen. Dies machen sie sich zu Nutze um die Beute in die Speiseröhre zu schieben. Die Larven der Anuren nutzen eine andere Form des Nahrungserwerbs. Sie besitzen scharfe Hornkiefer und winzige Lippenzähnchen, mit denen sie Teilchen von Pflanzen und Aas abraspeln können. Durch einen Reusenapparat an den Kiemen filtern sie zusätzlich Plankton und Detritus aus dem Atemwasser heraus. Die Atmung der Amphibien Amphibien können Sauerstoff auf verschiedene Weise aufnehmen. Durch Kiemen, Mundepithel und der Haut können sie den Sauerstoff dem Wasser entnehmen. Mit der Lunge entnehmen sie den Sauerstoff aus der Luft. Beide Varianten werden bei den meisten Amphibien parallel eingesetzt. Kaulquappen atmen über die Haut, über Kiemen und/oder über Lungen, wobei die Haut das aktivste Atmungsorgan ist. Nach der Metamorphose atmen nur noch pädomorphe Amphibien, wie z.B. das Axolotl über Kiemen. Jungtiere, die die Metamorphose abgeschlossen haben und adulte Amphibien werden durch die Haut- und Lungenatmung und durch das Mundepithel mit Sauerstoff versorgt. Bei lungenlosen Salamandern aus der Familie Plethodontidae und der Gattung Onychodactylus in der Familie der Winkelzahnmolche, erfolgt die gesamte Sauerstoffaufnahme über die Haut. Die Kiemenatmung Wichtig für die Kiemenatmung sind die Größe und der Bau der Kiemen. Für eine hohe Effektivität müssen die Kiemen eine große Oberfläche, ein dünnes Kiemenepithel und ein dichtes Kapillarnetz aufweisen. Für eine effektive Sauerstoffaufnahme, bilden das vorbeiströmende Wasser und das Blut in den Kiemen ein Gegenstromsystem. Da das Kapillarnetz dicht unter dem Kiemenepithel liegt kann die Sauerstoffaufnahme und die Abgabe des Kohlendioxids über Diffusion erfolgen. Das Mundhöhlenepithel Das Mundhöhlenepithel ist durch eine starke Kapillarisierung mit 1 bis 10 Prozent an der Gesamtatmung beteiligt. Die Hautatmung Dadurch, dass die Haut der Amphibien sehr dünn und meistens feucht ist, eignet sie sich hervorragend als Atmungsorgan. Unter der Haut befindet sich ein dichtes Kapillarnetz, so dass auch hier der Sauerstoffaustausch durch Diffusion möglich ist. Die Effektivität der Hautatmung ist vom Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt der Umgebung abhängig. Es gibt auch Mechanismen zur Regulation, so dass kurzfristig die Durchblutung der Haut verstärkt oder verringert werden kann und somit die Sauerstoffzufuhr erhöht oder erniedrigt wird. Um den gesamten Sauerstoffverbrauch durch die Hautatmung abzudecken, müssen ein paar Vorraussetzungen erfüllt sein. 1. Das Verhältnis von Oberfläche und Volumen muss stimmen. Das heißt, je kleiner das Tier, desto größer die Oberfläche. 2. Nur bei Tieren mit einer niedrigen Stoffwechselrate reicht die eingeschränkte Sauerstoffzufuhr aus. 3. Im Außenmedium besteht eine hohe Sauerstoffkonzentration. Die Lungenatmung Die Lungenatmung der Lurche bezeichnet man auch als Schluckatmung. Der Atemvorgang wird in mehrere Schritte unterteilt. Der Mund und der Kehlkopfeingang sind fest verschlossen. Die Lunge ist mit verbrauchter Luft gefüllt und ausgedehnt. Mundboden wird Der gesenkt und die Nasenlöcher werden geöffnet. Es strömt frische Luft in Rachenraum. den Auch Mundder Abbildung: Die Lungenatmung der Frösche in drei Schritten muskulöse Boden der Augenhöhle ist angehoben und vergrößert so das Volumen der Mundhöhle. Der Kehlkopfspalt öffnet sich und die verbrauchte Luft wird aus dem Lungensack gepresst. Sie strömt über die frische Luft durch die Nasenlöcher hinaus. Dann werden die Nasenlöcher verschlossen, der Mundboden mit der Zunge wird nach oben gegen den Gaumen bewegt und die frische Luft wird durch einen Schluckvorgang in die Lunge gepresst. Zur Unterstützung des Schluckvorgangs wird der muskulöse Boden der Augenhöhle gesenkt. Die Bioakustik der Frösche In der Regel können nur Männchen Laute produzieren. Ein Männchen ist dann rufbereit wenn die Lunge prall gefüllt ist. Während des Rufvorgangs wird die Luft zwischen Lunge und Mundraum hin und her bewegt. Dabei bleiben der Mund und die Nasenlöcher verschlossen. Zwischen Lunge und Mundraum strömt die Luft durch den Kehlkopf, wodurch die Stimmbänder in Schwingungen versetzt werden und ein Laut erzeugt wird. die Rufe werden über aufgeblähte Schallblasen abgestrahlt. Die Anordnung und Zahl der Schallblasen ist unterschiedlich. Sie können einzeln oder paarig vorhanden sein und sich entweder kehlständig oder lateral befinden. Die Funktion der Schallblasen besteht darin, die Schallenergie gleichmäßig in alle Richtungen abzustrahlen. Die Froschrufe sind ein Bestimmungsmerkmal zur Arterkennung. Sie sind artspezifisch, erblich fixiert und weisen eine hohe Vielfalt auf. Die Funktion der Froschrufe liegt vor allem in der Arterkennung. Der so genannte Anzeigerruf dient der Anlockung von Weibchen und gleichzeitig der Markierung des Territoriums, um Rivalen auf Distanz zu halten. Der Paarungsruf dient zur Stimulierung der Weibchen und führt zum Aplexus. Aggressionsrufe werden von Männchen produziert, die im direkten Kontakt zu einem Rivalen stehen. Der Befreiungsruf wird von irrtümlich geklammerten Männchen oder nicht paarungsbereiten Weibchen produziert. Außerdem gibt es den Schreckruf, der bei einer Attacke durch Fressfeinde abgegeben wird. Dies ist der einzige Ruf der bei offenem Mund ausgestoßen wird. Entwicklungsbiologie Die Fortpflanzung und Entwicklung der Salamander Der Feuersalamander Abbildung: Gefleckter Feuersalamander Der Feuersalamander ist ungefähr mit vier Jahren geschlechtsreif. Die Paarung findet an Land, im Zeitraum von Juli bis Oktober, statt. Hierbei nimmt das Weibchen die Samenkapsel des Männchens auf. Nach 10 Monaten werden die Jungen lebend geboren. Sie durchlaufen die Embryonalentwicklung in Eiern, aus denen sie sich vor der Geburt befreien. Die Anzahl der Jungen kann zwischen 10 und 80 Tieren variieren. Bei der Geburt sind die Jungen etwa 2,5 cm groß und besitzen bereits voll entwickelte Extremitäten. Die Metamorphose ist aber bei der Geburt noch nicht abgeschlossen. Die Jungen besitzen äußere Kiemen, die erkennen lassen, dass es sich noch um Larven handelt. Der Hautsaum am Schwanz wird zurückgebildet. Erst nach zwei bis drei Monaten ist die Metamorphose Abbildung: Larve eines Feuersalamanders abgeschlossen. Den Rest ihres Lebens verbringen die Tiere an Land. Der Alpensalamander Mit Anpassung an seinen Lebensraum, weicht die Entwicklung der Alpensalamander von denen der anderen Salamander ab. Während bei allen anderen Salamandern die Metamorphose der Larven im Wasser stattfindet, entwickeln sich die Larven des Alpensalamanders vollständig im Mutterleib. Die Larven des Alpensalamanders besitzen auch Kiemen, aber durch das Verbleiben im Mutterleib bis zur Umstellung auf Lungenatmung, muss das Weibchen keine Wasserstellen aufsuchen. Ein weiterer Unterschied zu anderen Salamandern ist, dass maximal zwei Jungtiere geboren werden. Jeder Eileiter enthält zwar bis zu 20 Eier, aber nur je ein Ei reift heran. Die anderen Eier werden als Nahrung von den heranreifenden Larven abgebaut. Die Tragzeit kann bis zu drei Jahre dauern. Das Weibchen bringt vollständig entwickelte, 45 cm große Jungtiere zur Welt. Die Fortpflanzung und Entwicklung der Molche Die Fortpflanzung und die Entwicklung der Larven bei verschiedenen Molcharten ist sehr ähnlich. Im folgenden Abschnitt wird das Verhalten allgemein für alle Molcharten beschrieben. Im Frühjahr verlassen die Molche ihr Winterquartier. Schon Ende Februar machen sich die Tiere zu ihren Laichgewässern auf. Die Männchen kommen als erste am Laichgewässer an um geeignete Balzplätze zu finden. Die Molche haben ein ausgeprägtes Balzverhalten. Begegnet ein Weibchen einem Männchen, beugt das Männchen seinen Körper zu einer Art Katzenbuckel um seinen Kamm zu präsentieren. Mit dem Schwanz werden dem Weibchen Duftstoffe zugewedelt. Ist das Weibchen paarungsbereit, folgt es dem Männchen und berührt mit seiner Schnauze die Schwanzspitze des Männchens. Darauf hin legt das Männchen ein Samenpaket, die so genannte Spermatophore ab. Das Weibchen nimmt die Spermatophore mit der Kloake auf. Das Weibchen laicht über mehrere Wochen 200- 400 Eier ab. Die Eier werden einzeln, mit den Hinterbeinen, in Blätter eingefaltet. Es dauert ca. 10 Wochen bis die kleinen Larven schlüpfen. Nach drei bis vier Monaten bilden sich die Kiemen der Larven zurück und die Jungtiere können das Wasser verlassen. Die Pädomorphose bei Amphibien Als pädomorph bezeichnet man Individuen, die geschlechtsreif embryonale sind, oder jedoch larvale noch Merkmale aufweisen. Pädomorphose wurde bisher nur bei Schwanzlurchen festgestellt. Das bekannteste Beispiel sind die Axolotl. Axolotl besitzen äußere Kiemen, ein funktionierendes Seitenlinienorgan sowie eine Schwanzflosse Abbildung: Axolotl, Ambystoma mexicanum mit Flossensaum. Dies sind alles larvale Merkmale, die sich nicht zurückentwickeln. Morphologisch gleichen die Axolotl einer Schwanzlurchlarve, vor Beginn der Metamorphose. Die Fortpflanzung und Entwicklung bei Fröschen Die Paarung und Befruchtung Die Paarung und die Befruchtung der Eier der Froschlurche finden ausschließlich im Wasser statt. Das Weibchen wird vom Männchen umklammert. Die Umklammerung löst bei dem Weibchen die Abgabe der Eier aus und im Moment der Abgabe stößt das Männchen seine Samenflüssigkeit aus. Beim Passieren des Eileiters werden die Eier von Abbildung: Grasfrösche bei der Paarung einem schleimigen Sekret umgeben, das bei Wasserkontakt direkt aufquillt. Dies erklärt die gallertartige Struktur der Laichballen. Außer den echten Kröten, legen alle Froscharten die Eier als Ballen ab. Die echten Kröten produzieren lange Schnüre. Abbildung: Laichschnur der Kreuzkröte Abbildung: Laichballen der Grasfrösche Eine Ausnahme bildet die Geburtshelferkröte. Die Paarung findet vollständig an Land statt. Wird das Weibchen vom Männchen umklammert, stößt es nach einer Stimulierungsphase 20 bis 70 Eier aus der Kloake aus. Das Männchen bildet mit den Hinterbeinen einen Korb, worin die Eier besamt werden. Anschließend wickelt es sich die Schnur um die Hinterbeine und verlässt das Weibchen. Das Männchen trägt die Eier 20 – 50 Tage, bis diese schlüpfbereit sind und wandert zu einem Gewässer. Nach ein paar Minuten Wasserkontakt schlüpfen die Larven aus ihren Eihüllen. Die Embryonalentwicklung und Metamorphose Die Zeit von der ersten Zellteilung bis zum Befreien der Keime aus der Eihülle wird als Embryonalentwicklung angesehen. Ab diesem Zeitpunkt spricht man von der Larvalentwicklung. Die Befreiung aus der Eihülle erfolgt durch gallertauflösende Enzyme, durch die Bewegung der Cilien, welche den ganzen Larvenkörper bedecken und natürlich durch die Schlängelbewegung des Larvenkörpers. Nach der Befreiung aus der Eihülle, werden äußere Kiemenansätze sichtbar, der Körper befindet sich im Prozess des Abplattens und Streckens und ein deutlicher Schwanzabschnitt wird sichtbar. Die geschlüpften Larven nehmen an Größe zu. Der Schwanz streckt sich und bildet dorsal und ventral einen Flossensaum. Die Kiemen heben sich deutlich vom Körper ab. Aus einem Mundschlitz entsteht ein Mund mit hornigen Kiefern und Hornzähnchen an den Lippen. Die Augen der Larven werden deutlich sichtbar. Zu diesem Zeitpunkt sind die Larven bereits in der Lage längere Strecken zu schwimmen und Nahrung aufzunehmen. Die Nahrung der Larven besteht aus Detritus, Algen, Bakterien und weichen Pflanzenteilen. Auch die Eihüllen, sowie nicht befruchtete und abgestorbene Eier werden gefressen. Im nächsten Schritt verschwinden die äußeren Kiemen. Sie werden von Hautfalten überwachsen, bis auf ein kleines Loch auf der linken Körperseite, das man Spiraculum oder Atemloch nennt. Die Atmung erfolgt jetzt über einen Wasserstrom der durch den Mund an den Kiemen vorbei aus dem Atemloch hinaus führt. Das Wasser, das an den rechten Kiemen vorbeiströmt wird über einen Kanal zum Atemloch auf der linken Seite geführt. Der nächste Entwicklungsschritt ist die Bildung der Hinterbeine an der Schwanzwurzel. Mit der Ausdifferenzierung der Hinterbeine hat die Larve inklusive Schwanz die größte Ausdehnung erreicht. Die folgenden Ereignisse sind für die Endphase der Metamorphose charakteristisch: • Durchbruch der Vorderbeine • Resorption des Schwanzes • Ausfall der Hornkiefer und Lippenzähnchen • Verbreiterung des Mundes • Bildung einer Zunge • Umbildung des Larvendarms ohne Magen, in den typischen Verdauungstrakt der Froschlurche • Ersatz der Kiemen durch Lungen • Ausbildung von Augenlidern • Ausbildung eines Gehörgangs • Übergang vom Wasser- zum Landleben Unterrichtsentwürfe Eine Unterrichtsreihe zum Thema Amphibien 1. Lerneinheit: Was sind Amphibien? 2. Lerneinheit: Skelett und Bewegung Lehrer- Schüler- Interaktion Einstieg: Die Lehrperson teilt den Schülern den Verlauf der Stunde mit: - Erarbeitung des Themas Körperbau und Bewegung mit dem Lernprogramm „Amphibien“ - Anschließende Bearbeitung der Arbeitsblätter Sozialform Medien Lernziel(e) Erkennen der Unterschiede des Körperbaus und der Bewegung bei Frosch und Schwanzlurchen Lehrer- Schüler- Interaktion Einstieg: Die Lehrperson zeigt verschiedene Bilder von Amphibien Frage: Was sind das für Tiere? Sozialform Unterrichtsgespräch Medien Bilder von Frosch- und Schwanzlurchen Lernziel(e) SuS sollen erkennen das es sich um Amphibien handelt Erarbeitung: Lehrer: Was wisst ihr über diese Tiere? - ihren Lebensraum - ihr Aussehen Wie unterscheiden sich Frosch- und Schwanzlurch? SuS erfahren etwas über den Lebensraum der Tiere und wie man Frosch- und Schwanzlurche unterscheidet. Unterrichtsgespräch SuS beschreiben eigene Beobachtungen, nennen Merkmale, die die Tiere gemeinsam haben oder die sie unterscheiden SuS bekommen einen Informationstext, über Amphibien und erhalten die Aufgabe, wichtige Informationen zu unterstreichen Auswertung u. Ergebnissicherung: Die wichtigsten Merkmale werden an der Tafel festgehalten Erarbeitung: Die SuS bearbeiten die Lektionen „Skelett“ und „Bewegung“ des Lernprogramms „Amphibien“ Bearbeiten der Arbeitsblätter: Informationstext: Amphibien Einzelarbeit Unterrichtsgespräch Tafel Partnerarbeit Computer: Lernprogramm: AmphibienEin Leben zwischen Land und Wasser SuS lernen den Körperbau und die Fortbewegungsweisen der Amphibien kennen. Die Fortbewegung der Lurche 1/3 Einzelarbeit Arbeitsblatt Auswertung u. Ergebnissicherung UnterrichtsBesprechung der Arbeitsblätter gespräch Arbeitsblatt Hausaufgabe: Bearbeitung der Arbeitsblätter Skelett des Froschlurchs/ Skelett des Schwanzlurchs 3. Lerneinheit: Skelett und Bewegung – Anpassungen an die Fortbewegung Lehrer- Schüler- Interaktion Einstieg: L. wiederholt mit den SuS die Fortbewegung der Amphibien Erarbeitung: L. teilt Arbeitsblatt aus, SuS bearbeiten das Arbeitsblatt mit Hilfe des Lehrers Sozialform Unterrichtsgespräch Medien Lernziel Unterrichtsgespräch Arbeitsblatt: „ Die Fortbewegung der Lurche 2“ SuS lernen die Merkmale kennen, die sich in Anpassung an den Lebensraum entwickelt haben L. und SuS besprechen die Hausaufgaben zum Thema Körperbau Unterrichtsgespräch Arbeitsblätter SuS lernen den Aufbau des Amphibienskeletts kennen, Unterschiede zwischen Frosch und Salamander Tafel Auswertung u. Ergebnissicherung Frage: Welche Merkmale des Amphibienkörpers sind Anpassungen an die Fortbewegungsweise? - An der Tafel wird eine Tabelle erstellt, die die Merkmale den Funktionen zuordnet SuS lernen das es einen Zusammenhang zwischen dem Skelettaufbau, den äußeren Merkmalen und der Fortbewegung der Amphibien gibt 4. Lerneinheit: Die Atmung Lehrer- Schüler- Interaktion Einstieg: L. zeigt SuS ein Bild eines eingefrorenen Froschs, der an Sozialform Unterrichtsgespräch Medien Fotos Lernziel(e) Elektroden angeschlossen ist, der langsam auftaut und wieder beginnt zu atmen. Wie konnte der Frosch überleben? - Woher erhält er Sauerstoff? SuS äußern Vermutungen, diese werden an der Tafel festgehalten Erarbeitung: Die SuS erhalten die Aufgabe, die Lektion „Die Atmung“ des Lernprogramms zu bearbeiten Partnerarbeit Lernprogramm SuS lernen, die Atmung der Amphibien kennen und können erklären, wie der Frosch im Eis Sauerstoff erhält Auswertung u. Ergebnissicherung UnterrichtsL. stellt erneut die Frage wie der gespräch eingefrorene Frosch Sauerstoff erhält. Anschließend stellt L. die Frage welche Möglichkeiten der Frosch zur Sauerstoffaufnahme, außer der Hautatmung noch besitzt. Genauer eingegangen werden soll auf die Lungenatmung. Zur Wiederholung erhalten die SuS Das Arbeitsblatt „Die Lungenatmung 1“, das als Hausaufgabe bearbeitet werden soll Die SuS lernen die einzelnen Schritte der Lungenatmung 5. Lerneinheit: Die Atmung Schüler- LehrerInteraktionen Einstieg: Wiederholung der Möglichkeiten zur Sauerstoffaufnahme bei Fröschen Erarbeitung: Sozialform Medien Lernziel Unterrichtsgespräch Arbeitsblatt: Die Lungenatmung 1 Die SuS lernen die einzelnen Schritte der Lungenatmung kennen Tageslichtprojektor: Folie mit den einzelnen Schritten der Lungenatmung Besprechung der Hausaufgabe: Wie funktioniert die Lungenatmung bei Fröschen. Erarbeitung der einzelnen Schritte Auswertung u. Ergebnissicherung L. wiederholt mit den SuS die Möglichkeiten der Unterrichtsgespräch Tafel SuS lernen unter welchen Umständen welche Art der Sauerstoffversorgung genutzt wird Sauerstoffversorgung beim Frosch, Möglichkeiten werden in einer Tabelle festgehalten, in der die Atmungsart, die äußeren Umstände und die Lebensweise der Amphibien dargestellt werden 6. Lerneinheit: Die Metamorphose Lehrer- SchülerInteraktionen Einstieg: L. erklärt den Schülern, dass sie nachdem sie sich schon viel mit den Amphibien beschäftigt haben, nun mit den SuS die besondere Entwicklung der Tiere bearbeiten möchte. L. fragt SuS nach eigenen Erfahrungen: Wo und wann kann man die Entwicklung der Tiere beobachten? Wie nennt man die kleinen Froschlarven? Erarbeitung: SuS lesen einen Text über die Entwicklung des Grasfroschs im Lehrbuch „ Unterricht Biologie“ Anschließend erhalten sie das Arbeitsblatt „ Die Entwicklung“ zur Bearbeitung Zur besseren Anschauung können sich die SuS die Metamorphose des amerikanischen Laubfroschs im Lernprogramm ansehen Auswertung u. Ergebnissicherung: Das Arbeitsblatt „ Die Entwicklung“ wird gemeinsam verglichen. Sozialform Medien Unterrichtsgespräch Einzelarbeit Dadurch dass in der ersten Stunde bereits besprochen wurde, dass sich Amphibien an Land und im Wasser aufhalten, können die SuS die Frage nach dem Ort der Entwicklung beantworten. Lehrbuch Arbeitsblatt Partnerarbeit Lernprogramm Unterrichtsgespräch Lernziel Arbeitsblatt Die SuS lernen den Fachbegriff „Metamorphose“ kennen, sie lernen den Ablauf der Metamorphose Ein Projekt zum Thema Amphibien: Erstellung von Plakaten Organisationsphase: In der Organisationsphase wird zunächst das Thema besprochen. Die SuS sollen in Gruppen Plakate zu den verschiedenen einheimischen Amphibien erstellen. Es wird geklärt, wo die SuS Informationen zu diesem Thema ausfindig machen können. Es erfolgt die Gruppeneinteilung und die Zuordnung der Tiere. Erarbeitungsphase: Die SuS können für ihre Recherche das Internet und die vorhandene Literatur verwenden. Die Lehrperson behält den Überblick über die Recherche, indem sie Rückmeldungen über den Fortschritt erhält. Im Gespräch mit den einzelnen Gruppen, erarbeitet die Lehrperson, die für das Plakat relevanten Punkte. Vor der eigentlichen Gestaltung des Plakats wird ein Entwurf angefertigt, der eine Skizze enthält und die verwendeten Quellen. Dieser wird der Lehrperson vorgelegt, damit evtl. Fehler oder Unklarheiten bearbeitet werden können. Es folgt die Erstellung des Plakats. Auswertung und Präsentation: Die SuS einer Gruppe stellen gemeinsam ihr Tierplakat vor. Sie teilen den SuS die wichtigsten Informationen über das Tier mit, und wo sie diese gefunden haben. Alle SuS müssen sich außer mit ihrem eigenen Plakat, intensiv mit einem weiteren von ihnen gewählten Plakat auseinandersetzen und die wichtigsten Informationen ins Heft übertragen. Lernziel: Die Lernziele für dieses Projekt sind sehr vielfältig. Es geht hauptsächlich darum, wie und womit die SuS geeignete Informationen beschaffen können und das man die Quellen der Informationen auf eine bestimmte Art angeben muss. Natürlich wird das eigenständige Arbeiten gefördert. Außerdem geht es um die Organisation in einer Lerngruppe: Wer macht was? Hinzu kommt die Präsentation der Ergebnisse, wobei das freie Sprechen und das präsentieren geübt werden soll. Natürlich erhöht diese Arbeit auch die Artenkenntnis der SuS. Ein Projekt zum Thema Amphibien: Bau eines Terrariums für Hyla cinerea Organisationsphase: Lehrperson: Die Lehrperson muss bevor sie das Thema mit den SuS erarbeitet, selbst Informationen zur Einrichtung des Terrariums besorgen, welche die Schüler später verwenden können. Die Lehrperson muss alle nötigen Materialien im Vorfeld besorgen. SuS: Mit den Schülern, soll die Einrichtung eines erarbeitet werden um es anschließend mit ihnen aufzubauen. Es werden Gruppen eingeteilt und Informationen ausgeteilt. Erarbeitungsphase: Mit den Schülern, soll die Einrichtung eines Terrariums erarbeitet werden um es anschließend mit ihnen aufzubauen. Die SuS erhalten in Gruppen unterschiedliche Materialien, die für die Haltung eines Laubfroschs und für die Einrichtung eines Terrariums nötig sind. Die wichtigsten Punkte werden zuerst in den Gruppen ausgearbeitet und anschließend im Unterrichtsgespräch zusammengetragen. Ein weiter Punkt ist die Organisation der Betreuung. Zusammen mit den SuS wird ein Plan ausgearbeitet. Der Aufbau des Terrariums besteht aus mehreren Aufgaben. Die einzelnen Gruppen werden diesen Aufgaben zugeteilt, das soll verhindern, dass sich alle gleichzeitig auf das Terrarium stürzen. Die Lehrperson überwacht den Aufbau. Auswertung: Nach einer Kontrolle, ob das Terrarium im einzelnen den Ansprüchen eines Laubfroschs gerecht wird, werden die Laubfrösche eingesetzt. Lernziel: Neben der umfassenden Artenkenntnis, erfahren die SuS auch etwas über artgerechte Haltung bei Tieren. Die SuS sehen wie umfangreich die Haltung und Pflege eines Tieres ist. Die SuS lernen sich in einer Gruppe zu organisieren. Zusätzlich wird das Arbeiten mit Texten vertieft, da die SuS die wichtigsten Informationen erarbeiten müssen. Arbeitsblätter Name: Datum: Die Haut der Lurche – Der Aufbau Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch die Haut einer Amphibie. Beschrifte die Abbildung! ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ Welche Funktion haben die verschiedenen Drüsen, die in der Haut vorhanden sind? ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ Die Hautoberfläche verschiedener Amphibien sieht nicht immer gleich aus. Beschreibe die Hautoberfläche der abgebildeten Amphibien. 1. Der Laubfrosch ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ 2. Die Erdkröte __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ _______________________________________________ 1 http://www.cismar.de/nabu/kroete.jpg 1 Die Atmung der Lurche – Die Lungenatmung 1 Name: Datum: Lies den Text und vergleiche mit der Abbildung! Der Atemvorgang der Lurche wird in mehrere Schritte unterteilt. Man bezeichnet die Atmung der Froschlurche auch als Schluckatmung. 1. Der Mund und der Kehlkopfeingang sind fest verschlossen. Die Lunge ist mit verbrauchter Luft gefüllt und ausgedehnt. Der Mundboden wird gesenkt und die Nasenlöcher werden geöffnet. Es strömt frische Luft in den MundRachenraum. Auch der muskulöse Boden der Augenhöhle ist angehoben und vergrößert so das Volumen der Mundhöhle. Abbildung 1: Lungenatmung bei Froschlurchen 2. Der Kehlkopfspalt öffnet sich und die verbrauchte Luft wird aus dem Lungensack gepresst. Sie strömt über die frische Luft durch die Nasenlöcher hinaus. 3. Dann werden die Nasenlöcher verschlossen, der Mundboden mit der Zunge wird nach oben gegen den Gaumen bewegt und die frische Luft wird durch einen Schluckvorgang in die Lunge gepresst. Zur Unterstützung des Schluckvorgangs wird der muskulöse Boden der Augenhöhle gesenkt. Die Atmung der Lurche – Die Lungenatmung 2 Name: Datum: Beschrifte die Abbildungen und beschreibe in Stichpunkten, was bei den einzelnen schritten passiert! 1. Schritt : ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ 2. Schritt: ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ 3. Schritt: ____________________________________ ____________________________________ ____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Das Skelett des Froschlurchs Name: Datum: Lies den Text und unterstreiche wichtige Informationen mit dem Bleistift. Beschrifte anschließend die untere Abbildung des Froschskeletts. Froschlurche haben einen gedrungenen Körperbau. Der Stützapparat des Körpers ist wie bei allen Wirbeltieren die Wirbelsäule. Sie besteht aus 5 bis 9 Wirbeln und einem stabförmigen Knochenelement, dem Urostyl. Der erste Wirbel der Wirbelsäule ist mit dem Schädel verbunden. Die Vorder- und Hinterextremitäten des Frosches sind unterschiedlich aufgebaut. Das Vorderbein ist mit dem Schulterblatt verbunden und setzt sich aus Oberarm, Unterarm, Mittelhandknochen und Fingern zusammen. Auffällig ist, dass der Unterarm nur aus einem Knochen besteht, denn Elle und Speiche sind beim Frosch verwachsen. Ein weiterer Unterschied zu anderen Wirbeltieren, ist die Anzahl der Finger. Der Frosch hat nur 4 Finger. Das Hinterbein ist mit dem Hüftgelenk verbunden und setzt sich aus Oberschenkel, Unterschenkel, Mittelfußknochen und den Zehen zusammen. Der Unterschenkel besteht aus einem Knochenelement, da Waden- und Schienbein miteinander verwachsen sind. Ein besonderes Merkmal sind die verlängerten Mittelfußknochen. Sie sind zu einem spangenähnlichen Gebilde zusammengewachsen. Das Skelett des Schwanzlurchs Name: Datum: Lies den Text und unterstreiche wichtige Informationen mit dem Bleistift. Beschrifte anschließend die untere Abbildung des Schwanzlurchskeletts. Schwanzlurche haben einen länglichen Körperbau, mit einer langen beweglichen Wirbelsäule. Die Wirbelsäule setzt sich aus 10 bis 60 Rumpfwirbeln und 20 bis 100 Schwanzwirbeln zusammen. Der Schädel ist mit dem ersten Wirbel der Wirbelsäule verbunden. Beim Aufbau der Vorder- und Hinterbeine des Schwanzlurchs gibt es keine Unterschiede. Das Vorderbein ist genau wie beim Froschlurch mit dem Schulterblatt verbunden. Es setzt sich aus Oberarm, Unterarm, Mittelhandknochen und 4 Fingern zusammen. Anders als beim Frosch, besteht der Unterarm aus zwei Knochenelementen, der Elle und der Speiche. Das Hinterbein ist mit dem Hüftgelenk verbunden und setzt sich aus Oberschenkel, Unterschenkel, Mittelfußknochen und 5 Zehen zusammen. Auch hier besteht der Unterschenkel aus zwei Knochenelementen, dem Schien- und dem Wadenbein.
