Arbeitsblatt: Organisationsebenen des Lebendigen

Organisationsebenen des Lebendigen Untersucht man Lebewesen genauer, erkennt man ihre komplexe Ordnung. Im Unterschied zu Kristallen oder auch zu Maschinen, die ebenfalls ein hohes Maß an Ordnung aufweisen, sind Lebewesen in vielen Strukturebenen organisiert. Ein Organismus kann demnach in verschiedenen Dimensionen betrachtet werden. Je nachdem, ob man eher den Aufbau der Moleküle, bestimmte Stoffwechselprozesse,dasVerhalten oderdie Lebensgemeinschaft des Organismus untersuchen will, erfordert dies verschiedene Methoden und eventuell auch technische Hilfsmittel. Wer beispielsweise die Blätter der Wasserpest unter dem Mikroskop betrachtet, kann zwar so den Aufbau der Zellen erforschen, er erfährt jedoch nur relativ wenig über die Ansprüche der Pflanze an ihren Lebensraum. Atome und Moleküle. Die Betrachtung der Lebensprozesse kann auf der Ebene der Atome einsetzen. Ihre Eigenschaften bestimmen Struktur und Reaktionsweise der Moleküle. aus denen Lebe wesen aufgebaut sind. Einen Teil der Moleküle nehmen Organismen aus ihrer Umgebung auf. Andere werden im Stoffwechsel erst hergestellt. Dabei handelt es sich zum großen Teil um organische Stoffe. Das gemeinsame Kennzeichen organischer Moleküle ist ihr Grundgerüst aus Kohlenstoff. Dabei sind Kohlenstoffatome miteinander zu Ketten und Ringen verbunden. Die Moleküle des grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll bestehen aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Abbildung 1: Modell eines Sauerstoff- und Stickstoffatomen sowie einem Magnesium-Ion Chlorophyllmoleküls. Organellen. Die Moleküle sind im Organismus nicht zufällig verteilt, sondern bilden Einheiten höherer Ordnung wie zum Beispiel Membranen oder andere Strukturen, die im Elektronenmikroskop sichtbar gemacht werden können. Aus diesen Strukturen setzen sich Organellen zusammen. Diese „Organe der Zelle nehmen jeweils ganz bestimmte Aufgaben wahr. So enthält der Zellkern die für den Aufbau und den Stoffwechsel der Zelle notwendigen Informationen. Enzymhaltige Vakuolen im Zellplasma dienen dazu, die aufgenommene Nahrung zu verdauen. In den Zellen grüner Pflanzenteile findet sich Chlorophyll nur in den Chloroplasten. Diese wandeln die Energie des Sonnenlichts in chemische Energie organischer Stoffe um. Abbildung 2: Chloroplast. Zellen. Einzelne Zellbestandteile wie Zellkern und Zellmembran besitzen für sich allein nicht die Eigenschaften des Lebendigen. Erst aus dem geordneten Zusammenwirken aller Zellorganellen entsteht ein lebendes System. Die Zelle ist das Organisationsniveau, auf dem erstmals eigenständiges Leben möglich ist. Viren erfüllen dieses Kriterium nicht: Sie weisen zwar einige Bauelemente der Zelle auf, haben aber keinen Stoffwechsel und können sich so nicht ohne die Hilfe lebender Zellen vermehren. Im vielzelligen Organismus unterscheiden sich die einzelnen Zellen stark in ihrem Aussehen. Das liegt daran, dass sie auf bestimmte Aufgaben spezialisiert sind. In den Blättern der Buche sind bestimmte Zellen für die Abbildung 3: Querschnitt Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie zuständig. Andere eines Laubblattes mit dagegen dienen der Wasserversorgung, dem Verdunstungsschutz oder der verschieden Regulation des Gasaustauschs. spezialisierten Zellen. Organe. Das Pantoffeltier verdaut seine Nahrung innerhalb von Nahrungsvakuolen im Zellplasma. Diese Nahrungsvakuolen enthalten Verdauungsenzyme, die die Nahrung abbauen. Bei vielzelligen Organismen finden sich dieselben Lebensfunktionen wie beim Pantoffeltier. Sie laufen aber jeweils in Organen ab, die aus verschiedenen Geweben bestehen. Speicheldrüse, Zähne, Speiseröhre, Magen, Galle, Leber, Darm . beim Menschen sind eine Vielzahl von Organen an der Verdauung beteiligt. Diese sind zu einem Organsystem, dem Verdauungssystem, zusammengefasst. Es Abbildung 4: Drei stellt nur eines von mehreren Organsystemen des Menschen und auch vieler Buchenblatter betreiben Tiere dar. im Sonnenlicht. Organismus. Der Organismus ist die Einheit, an der sich alle Merkmale des Lebendigen leicht erkennen lassen. Er funktioniert nur durch das Zusammenwirken aller seiner Organisationsebenen, also der verschiedenen Moleküle und Organellen beim Einzeller beziehungsweise der Moleküle, Organellen, Zellen, Gewebe, Organe und Organsysteme beim vielzelligen Organismus.Während die kleinsten einzelligen Lebewesen nur Bruchteile von Mikrometern messen,werden mancheVielzeller wie Bäume oder Blauwale über 30m lang. Das entspricht einem 100 millionenfachen Größenunterschied. Dementsprechend sind für die Untersuchung von Organismen ganz unterschiedliche Methoden erforderlich. Abbildung 5: Freistehende Buche. Lebensgemeinschaft. Die Organisationsebenen des Lebendigen gehen jedoch über den Organismus hinaus, da ein Lebewesen selten allein vorkommt. Meist lebt es gemeinsam mit anderen Individuen derselben Art in einem Lebensraum. Diese lokal begrenzte Gruppe bezeichnet man als Population. Zusammen mit Populationen vieler anderer Arten bildet sie eine Lebensgemeinschaft oder Biozönose, die zusammen mit dem Lebensraum ein Ökosystem darstellt. Wie zwischen den Organellen einer Zelle oder den Organen eines Vielzellers bestehen auch zwischen den Arten einer Abbildung 6: Lebensgemeinschaft zahlreiche Wechselbeziehungen und Abhängigkeiten. Buchenmischwald. So setzen zum Beispiel im Wald Pilze und Bakterien durch den Abbau der Laubstreu Nährstoffe frei, die wieder neues Pflanzenwachstum ermöglichen. Arbeitsauftrag: Erstellen Sie eine Tabelle nach folgendem Muster (bzgl. der Untersuchungsmethoden greifen Sie auf Ihr Vorwissen aus der Sek. und Ihre Phantasie zurück): Organisationsebene Beispiel Methoden, mit denen diese Organisationsebene untersucht werden kann Atome Moleküle . . .