vorlesung: spezielle zoologie ws 2018/2019 -...

Dr. Wolfgang Jakob

ITZ, Ecology & Evolution

Bünteweg 17d

D-30559 Hannover

Phone: +49 511-953 8481

Email: [email protected]

www.ecolevol.de

Vorlesung:

Spezielle Zoologie

WS 2018/2019

Modul: Zoologische Systematik und Artenkenntnis

Einleitung

Institut für Tierökologie & Zellbiologie (ITZ)

PD Dr. Heike Hadrys Prof. Dr. Bernd Schierwater

Odonate ecology & evolution

Biodiversity and Systematics of insects

Biodiversity & Evolution of basal

metazoans (Placozoa, Cnidaria)

Literatur:

Spezielle Zoologie - WS 2018/2019

Vorlesung: CAMPBELL: Biologie / PURVES: Biologie

V. STORCH / U. WELSCH: Systematische Zoologie

W. WESTHEIDE / R. RIEGER: Spezielle Zoologie, Teil 1, 2

A. KAESTNER: Lehrbuch der Speziellen Zoologie, Bd. …

R. WEHNER, W. GEHRING: Zoologie

Praktikum: M. SCHAEFER (Hrsg.):

BROHMER – Fauna von Deutschland

24. Auflage, 2016

23. Auflage, 2010

(auch 22. Aufl., 2006

oder 21. Aufl., 2002

oder 20. Aufl., 2000 brauchbar)

Leistungsnachweise:


1. Wöchentliche Vorlesung Spezielle Zoologie - Die Stämme des Tierreichs, Mo., 14:15 - 15:45 Uhr

www.ecolevol.de Username: student - Passwort: aspera

2. Wöchentliches Praktikum + Kurzreferat Zoologische Bestimmungsübungen Mi., 13.00-18.00Uhr

3. Klausur: 28.01.2019, 14.15 Uhr (Prüfungsleistung)

Wiederholungsklausur: xx.0x.2019, 14.15 Uhr

4. 2 Halbtags-Exkursionen im Freiland (SS 2019)

http://www.ecolevol.de


Zeitplan Vorlesung:

• 22.10.18 Einführung allgemein Jakob

• 29.10.18 Placozoa Jakob

• 05.11.18 Porifera / Cnidaria Jakob

• 12.11.18 Cnidaria / Ctenophora Jakob

• 19.11.18 Plathelminthes Jakob

• 26.11.18 Nemathelminthes Jakob

• 03.12.18 Annelida Jakob

• 10.12.18 Mollusca Schierwater

• 17.12.18 Arthropoda / Insecta Hadrys

• 07.01.19 Echinodermata / u.a. Jakob

• 14.01.19 Chordata / u.a. Jakob

• 28.01.19 Klausur Jakob


Beispiel für Klausurfrage:

Der Stamm Cnidaria (Nesseltiere) 5P

• besitzt keine Organe O

• besitzt einen Mundafter O

• besitzt ein Manubrium O

• besitzt Penetranten O

• besitzt Choanocyten O


Beispiel für Klausurfrage:

Wie nennt man das frühe Emryonalstadium der

Metazoen, das auf das Morula-Stadium folgt und

die Furchung abschließt? 3P

.......................... ............................................. Blastula

Praktikum im WiSe 2018/19:

3 Gruppen:

Gruppe A: Gruppe C: Gruppen B:

Wo: Lehrgebäude 1 (Gebäude vor Hörsaal links)

Mittwochs,

13.00 -14.30 Uhr

Mittwochs,

14.45 -16.15 Uhr

Mittwochs,

16.30 -18.00 Uhr

Praktikum im WiSe 2018/19:

Struktur des Referats:

• An jedem Termin pro Gruppe (A, B und C) jeweils 1 oder 2 Referate à 15min.

• Jedes Referat à 15min. wird von 3 Studierenden gemeinsam gehalten

Beispiel: Mittwoch, den 14.11.2018 (Gruppe A) - Praktikum Jakob

13.00 - 13.15 Uhr: Referat Thema “Vögel allgemein” - drei Studierende

13.15 - 13.30 Uhr: Referat Thema “Passeriformes” - drei Studierende

13.30 - 14.30 Uhr: Bestimmungkurs

Dozent Dr. Jakob Dr. Jakob Dr. Jakob

Dr. Jakob /

Osigus

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Kurs (Taxon)

Cnidaria

(Nesseltier)

Aves

(Vögel)

Aves

(Vögel)

Mollusca

(Weichtiere)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Referatsthema 1:

XXX

Non-

Passeriformes

(Nicht-

Singvögel)

Vögel allgemein

Gastropoda

(Schnecken)

Collembola

(Springschwänze)

Staphylinidae

(Kurzflügel-Käfer)

Referatsthema 2:

XXX

XXX

Passeriformes

(Singvögel)

Bivalvia

(Muscheln)

Oribatida

(Hornmilben)

Carabidae

(Laufkäfer)

Referatsthemen:

24.10.2018 07.11.2018 14.11.2018 21.11.2018 28.11.2018 05.12.2018

Dozent

Dr. Jakob /

Dr. Kamm

Prof.

Schierwater PD Dr. Hadrys

Dr. Jakob /

Dr. Holtorf

Dr. Jakob /

Dr. Holtorf

Dr. Jakob /

Dr. Salamon

Kurs (Taxon)

Arthropoda

(Glieder-

füßer)

Placozoa

(Plattentiere)

Arthropoda

(Gliederfüßer)

Mammalia

(Säugetiere)

Mammalia

(Säugetiere)

XXX

Referatsthema 1:

Heteroptera

(Wanzen)

Placozoa

(Plattentiere)

Großlibellen

(Anisoptera)

Vergleich

Cerviden -

Boviden

Vergleich Mustelidae -

Canidae - Felidae Abtestat

Referatsthema 2:

Homoptera

(Gleich-

flügler)

Cnidaria

(Nesseltiere)

Kleinlibellen

(Zygoptera)

Vergleich

Rodentia -

Lagomorpha

XXX

Abtestat

Referatsthemen:

12.12.2018 19.12.2018 09.01.2019 16.01.2019 23.01.2019 30.01.2019

Our Team Odonate ecology & evolution

Biodiversity and Systematics of insects

PD Dr. Heike Hadrys Prof. Dr. Bernd Schierwater

Biodiversity & Evolution of basal

metazoans (Placozoa, Cnidaria)

• Dr. Eckhard Holtdorf

• Dr. Wolfgang Jakob

• Dr. Kai Kamm

• Dr. Michael Eitel

• Dr. Jörg Salamon

• Karolin von der Chevallerie

• Wiebke Feindt

• Tjard Bergmann

• Kathrin Wysocki

• Sara Rolfes

• Dr. Sandra Damm • Dr. Omid Paknia • Dr. Sabrina Simon • Hans-Jürgen Osigus

• Rebecca Herzog

• Nicole Bartkoviak

• Jutta Bunnenberg

• Marion Klein

• Björn Seegebarth

http://www.ecolevol.de/index.php?option=com_contact&task=view&contact_id=5&Itemid=87










AG Schierwater

Verbreitung

Innere/äußere Systematik

BIODIVERSITÄT

Morphologie

Entwicklungsgenetik Ökologie & Vermehrung

Genomanalysen

AG Hadrys

Entwicklungsgenetik

Populationsgenetikgenetik

Entwicklungsbiologie

Phylogenie der Pterigota

Wissenschaftliche Vogelberingung Jakob

Teichrohrsänger (Acrocephalus scirpaceus)

Haplotypen-Netzwerk der COI-Region von A. scirpaceus.

DNA-Barcoding

Taxa/ Position 307 424 493

As_KF467463 T G G

As_Ri_Con T G G

As_Le4_Con T G G

As_KF467456 T A G

As_KF467517 C A A

As_KF467515 C A A

As_KF467513 C A A

As_KF467514 C A A

As_KF467516 C A A

As_FJ465292 C A A

As_KF467518 C A A

CAOS-Barcodeausschnitt von A. scirpaceus.

DNA-Barcoding ist eine taxonomische Methode zur Artenbestimmung anhand der DNA-Sequenz

eines Markergens.

Ökologische Exkursion SS 2019

“Crau – Camargue – Mittelmeer” (Südfrankreich)

Prof. Dr. Bernd Schierwater

PD Dr. Heike Hadrys

Dr. Wolfgang Jakob

Tiermedizin: Wahlpflichtmodul

Bachelor-Studiengang: Wahlpflichtmodul 817

Vorbesprechungen: erstes Treffen: Di., 29. Jan. 2019, 12:00 Uhr c.t.

jeweils Seminarraum ITZ, Bünteweg 17d

Anmeldung: [email protected]

Termin: 05. Juli - 14. Juli 2019

Standort: St. Martin de Crau

Kosten: 375,- € plus Verpflegung

Teilnehmerzahl: max. 14 Studenten

Ökologische Exkursion SS 2019

“Crau – Camargue – Mittelmeer” (Südfrankreich)

05. Juli - 14. Juli 2019 Crau

Camargue

Alpilles

Platyhelminthes

Mollusca Chordata

Echinodermata

Arthropoda Placozoa

Porifera Ctenophora

Trichoplax

Scyphozoa Anthozoa

Cubozoa

Cnidaria

Hydrozoa

Bauplan-Diversität im Tierreich

Wie kann aus einfachsten Lebensformen die unendliche

Formenvielfalt und Komplexität der Natur evolvieren?

Bilateria

(Triplo-

blasten,

höhere

Tiere)

Diploblasten

Eumetazoa

Parazoa ?

Campbell 1997

Placozoa

Anzahl Körperachse (n) ?

Deute

rosto

mie

r P

roto

sto

mie

r

3 Keimblätter

2 Keimblätter

Wie sieht die genetische Basis

für die enorme Vielfalt an

tierischen Bauplänen aus?

“from so simple a beginning, endless forms most beautiful have been, and are being evolved” (Darwin; 1859).

“the search for homologous genes is quite futile except in very close relatives” (Ernst Mayr; 1942). “diversity is not so much a matter of complement of genes in an animals toolkit, ...but it is in the way you use it” (Sean B. Carroll; 2005)

Chordata

Arthropoda Echinodermata

Cnidaria

Organismus Genomgröße (BP) Gene Gendichte*

λ-Phage 5 × 104 (50.000 BP)

Bakterium (Endosymbiont) Carsonella ruddii 1,6 × 105 (160.000 BP) 182 1.138

Darmbakterium Escherichia coli 4,6 × 106 (4.600.000 BP) 4.500 900

Hefe (fungi) Saccharomyces cerevisiae 2 × 107 (20.000.000 BP) 6.000 300

Placozoa Trichoplax adhaerens 1 × 108 (100.000.000 BP) 11.500 230

Fadenwurm Caenorhabditis elegans 8 × 107 19.000 200

Taufliege Drosophila melanogaster 2 × 108 13.500 70

Kugelfisch Fugu rubripes 3,65 × 108 25.000 68

Mensch Homo sapiens sapiens 5 × 109 (5.000.000.000 BP) 30.000 10

Teichmolch Triturus vulgaris 2,5 × 1010

Pflanze Arabidopsis thaliana 1 × 108 25.500 255

Vergleich der Genom-Größen

*Anzahl der Gene pro 1 Million Basenparen

Zunahme Abnahme

Wie wird gewährleistet, dass mit relativ

wenigen Genen die Komplexität der

tierischen Baupläne determiniert

werden kann?

- Alternatives Splicing

- Komplexe Interaktion von Genen (Genregulation)

- Gen-Hierarchie

Alternative Splicing

Viele Proteine aus einem Gen

… Gen1 Gen3 Gen2 Gen N

…

Gen-Hierarchie & -Interaktion

M. 1 M. 2 M. 3 M. N M. N …

GenB3 GenB2 GenB1

GenA1

GenC1 GenC2 GenC3 GenC4

M. 1 M. 2 M. 3 M. 4 M. 5

M. Merkmal

M. N

Aktivierung

&

Repression

Genregulation - Master-Kontroll-Gene

Bauplan-Diversität im Tierreich

Metazoa

Parazoa & Eumetazoa

Porifera Placozoa Coelenterata Bilateria (Coelomata)

I.

Diploblasten & Triploblasten (Bilateria)

Placozoa Porifera Coelenterata Protostomia Deuterostomia

II.

Verschiedene Wege die Metazoen-Phylogenie zu strukturieren

* *

Moderne Daten sehen einen frühen Split

von Diploblasten & Triploblasten

- Mit den Placozoa an anzestraler Position

Bilateria

(Triplo-

blasten,

höhere

Tiere)

Diploblasten

Eumetazoa

Parazoa ?

Campbell 1997

Placozoa

Anzahl Körperachse (n) ?

Deute

rosto

mie

r P

roto

sto

mie

r

3 Keimblätter

2 Keimblätter

F

f

Ektoderm Haut, Nervensystem

Sinnesorgane usw. Mesoderm Muskulatur, Knochen, Herz, Blut-

gefäße, Lymphsystem, Bindegewebe,

Organe z.B. Milz, Niere usw.

Entoderm Verdauungstrakt (Mund-After),

Atmungstrakt, Exkretion usw.

Triploblasten - Bilaterier

Morula (ab 16

Zellstadium)

Anterior (Mund)

Posterior (After)

Gastrulation

triploblastische Organismen

Bilateria

Placozoa

……… Inneres Skelett

……… Mund-After,

Hauptkörperachse,

2 Keimblätter

………

Coelenterata

Protostomia Deuterostomia


………

Placozoa

………

Mund-After,

Hauptkörperachse,

2 Keimblätter

Lophotrochozoa Ecdysozoa


………

………

Placozoa

Mund-After,

Hauptkörperachse,

2 Keimblätter

Bilateria (Triploblasten, höhere Tiere)

Articulata Lophotrochozoen-Ecdysozoa

2 Konzepte

Lophotrochozoen: Tentakel- und Wimpernträger (Mollusca, Annelida, Platelminthes,

(Lophophorata, Trochozoa) Brachiopoda, u.a.)

Ecdysozoa: Häutungstiere (Arthropoda, Nematoda, u.a.)

Lophotrochozoa

Spiralfurchung

Trochophora-Larve

Lophophor (Tentakelkranz)

Ecdysozoa

„ecdysis“ = Häutung

Kutikula, welche abgestoßen wird

(Mollusca, Annelida, Platelminthes, Brachiopoda, u.a.)

(Arthropoda, Nematoda, u.a.)

Taxonomie und Systematik

Taxon (Plural: Taxa)

„Die Taxonomie ist ein Modell, um die

Organismen nach bestimmten

wissenschaftliche Kriterien zu ordnen“

Taxonomie

Systematik

Marder African Giant Swallowtail

Hierarchische Kategorien Taxa (Singular: Taxon)

Reich / Kingdom Animalia Animalia

Stamm / Phylum Arthropoda Chordata

Unterstamm / Subphylum Uniramia Vertebrata

Klasse / Class Insecta Mammalia

Ordnung / Order Lepidoptera Carnivora

Unterordnung / Suborder Ditrysia Fissipedia (Landraubtiere)

Familie / Family Papilionidae Mustelidae (Marderartigen)

Gattung / Genus Papilio Martes

Art / Species Papilio antimachus Martes foina

Schubladen-

System

Stamm (Phylum)

Klasse

Ordnung

Familie

Gattung (Genus)

Art (Species)

Familie: … - idae

Unterfamilie: … - inae

Arthropoda

Insecta

Hymenoptera

Formicidae

Formica

Formica rufa

Rote Waldameise

Binomiale Nomenklatur

Carl von LINNÉ

1. Januar 1758 „Systema Naturae“

Carl von LINNÉ

1. Januar 1758

„Systema Naturae“

Binominale Nomenklatur

Beispiel: Formica rufa Linnaeus, 1758

Artname

= Gattungsname + Art-Epitheton (Beiwort)

+ Autorenname / Jahreszahl der Erstbeschreibung

kursiv geschrieben



Parus major

Parus cristatus

Parus montanus

Parus caeruleus

Parus palustris

Parus ater

Europäische Meisen-Arten der gleichen Gattung


Aegithalos caudatus caudatus

Northern Long-tailed Tit

Unterarten der Schwanzmeise (Aegithalos caudatus)

Aegithalos caudatus europaeus

Central European Long-tailed Tit

• British Long-tailed Tit (Aegithalos caudatus rosaceus)

• Siberian Long-tailed Tit (Aegithalos caudatus sibiricus)

• Pyrenees Long-tailed Tit (Aegithalos caudatus taiti)

...

...

• Asian Minor Long-tailed Tit (Aegithalos caudatus tephronotus)

} 23

Unterarten


Martes foina Papilio antimachus

Arthropoda

Chordata

• Unterschieden durch eine bestimmte Anzahl von Merkmalen?

• Beschrieben durch einen Binominalen Namen

Wie ist die kleinste taxonomische Einheit “Art” definiert?

... Was ist eine Art?

1. Morphologisches Artkonzept (Linnaeus, 1780) - Nachteile: Dimorphismus, Sessonale Unterschiede

(Schlicht-/Prachtkleid), Larvalstadien, Individuelle Unterschiede…

2. Biologisches Artkonzept (Mayr, 1969) - Nachteile: Vegetative Vermehrung, Fossilien, graduelle Artbildung…

3. Evolutionäres Artkonzept (Gaylord Simpson, 1961; elaborated by others, e.g. Grant, 1971; Wiley, 1981)

4. Kladistisches / Phylogenetisches Artkonzept (Hennig, 1966 / Cracraft, 1989)

5. Ökologisches Artkonzept (Simpson, and others)

6. Phänetische Artkonzept (Sokal & Crovello, 1970)

...

...

...


Internationale Kommission für Zoologische

Nomenklatur (ICZN)


International Code of Botanical Nomenclature

International Code of Nomenclature of Bacteria & Viruses

International Code of Phylogenetic Nomenclature

Taxonomie

Die Taxonomie ist ein Modell, um die

Organismen nach bestimmten

wissenschaftliche Kriterien zu ordnen

Verschiedene Gruppen

(Pflanzen, Tiere, Pilze, Bakterien, Viren)

Haben eigene Regeln

Wichtige Begriffe der Taxonomie

monophyletische Gruppe

„ Monophylum “

Mammalia Chelonia Lepidosaura Crocodylia

Amniota

Sauropsida

Diapsida

Archosaura

Aves

ein Monophylum

umfasst alle Arten

(und nur diese),

die von einer einzigen

Stammgruppe ausgehen


paraphyletische Gruppe / Paraphylum


Amniota

Sauropsida

Diapsida

Archosaura

Aves

ein Paraphylum

umfasst nicht alle Arten,

die von einer einzigen

Stammgruppe ausgehen

Reptilia


polyphyletische Gruppe


Amniota

Sauropsida

Diapsida

Archosaura

Aves

Warmblüter

Ein Polyphylum hat keine

gemeinsame Stammform

und geht von einem

konvergenten Merkmal aus


„ Schwestergruppen “


Amniota

Sauropsida

Diapsida

Archosaura

Aves

Stammgruppe

Zwei Taxa, die eine nur

ihnen gemeinsame

Stammgruppe besitzen

Homologe Merkmale - Gemeinsamer evolutionärer Ursprung

(müssen nicht unbedingt ähnlich gebaut sein)

Analoge Merkmale - ähnlich gebaute Merkmale mit unterschiedlichem Ursprung


Insekten- vs. Vogel-Flügel

(entstehen vielfach durch Anpassung an gleiche Umweltbedingungen)

Sukkulenz bei Wolfsmilch vs. Kaktus

Dornen vs. Blatt

Fortpflanzungsmodi

Basales

Ungeschlechtlich Geschlechtlich

Monocytogen: Asexuell

Polycytogen: Vegetativ

Monosexuell:

Bisexuell:

Pathenogenese Ephebogenese

?

Thank you!

vorlesung: spezielle zoologie ws 2018/2019 -...

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