BIOLOGIE: EINE ÜBERSICHT WICHTIGER KULTURPFLANZEN (v. a. MITTELEUROPA)

Der symbolische Stammbaum der biologischen Arten

DIE TAXONOMIE DER SAMENPFLANZEN (V. A. BEDECKTSAMER)

Hier kann nicht detailliert auf die Taxonomie eingegangen werden.
Eine Taxonomie (altgriech. τάξις táxis ,Ordnung’ und νόμος nómos ,Gesetz’) ist ein einheitliches Verfahren/Modell/Klassifikationsschema, mit dem Objekte nach bestimmten Kriterien klassifiziert werden.

Grundsätzlich gilt in der taxonomischen Einteilung die Merkregel:
"(LD.)RS.KOFGA"

• Lebewesen
• Domäne (Dominium): Eukaryoten, Prokaryoten, Archaeen (früher: Urbakterien)
  
• Reich (Regnum): Tiere, Pilze, Pflanzen und ggf. Chromista (alle innerhalb der Eukaryoten)
  
• Stamm/Abteilung (Phylum/Divisio)
  
• Klasse (Classis)
  
• Ordnung/"Gruppe" (Ordo)
• Familie (Familia)
• [Tribus]
  
• Gattung (Genus)
  
• Art (Species)
  

Steigen wir im Reich der Pflanzen beim Stamm/Abteilung ein:
Die Abteilung der Gefäßpflanzen (Tracheophyta) kennt die Unterabteilung der Samenpflanzen (Spermatophytina).
Diese werden wiederum unterteilt in die Klassen Nacktsamer (Gymnospermae) und Bedecktsamer bzw. Angiospermen (Magnoliopsida).
In der Klasse der Nacktsamer sind die Samenanlagen nicht in einem Fruchtknoten eingeschlossen. Dies stellt den ursprünglichen Zustand der Samenpflanzen dar. Zu den Nacktsamern gehören Gnetales, Koniferen, Ginkgopflanzen und Palmfarne.
Die Klasse der Bedecktsamer hat die weitaus meisten Arten. In ihr gibt es mehrere Ordnungen: Amborellales, Nymphaeales (Seerosenartige), Austrobaileyales, Magnoliiden, Chloranthales, Monokotylodonen (Einkeimblättrige; wichtig!), Ceratophyllales (Hornblattartige) und Eudikotyledonen (wichtig!).
In der Klasse der Bedecktsamer lassen sich in der Natur diverse Pflanzenfamilien identifizieren:

• Amaryllisgewächse (Amaryllidaceae): Narzissengewächse
  Familie in der Ordnung der Spargelartigen (Asparagales) innerhalb der Monokotyledonen
  
• Brennesselgewächse (Urticaceae):
  Familie in der Ordnung der Rosenartigen (Rosales) innerhalb der Bedecktsamer
  
• Doldenblütler (Apiaceae/Umbelliferae):
  Familie in der Ordnung der Doldenblütlerartigen (Apiales)
  
• Enziangewächse
• Geißblattgewächse
• Glockenblumengewächse
• Hahnenfußgewächse
• Knöterichgewächse
• Korbblütler
• Kreuzblütler
• Liliengewächse
• Lippenblütler
• Malvengewächse
• Mohngewächse
• Nelkengewächse
• Orchideen
• Primelgewächse
• Raublattgewächse
• Rosengewächse
• Rötegewächse
• Sauerkleegewächse
• Schmetterlingsblütler
• Spargelgewächse
• Storchschnabelgewächse
• Veilchengewächse
• Wegerichgewächse
• Windengewächse
• Wolfsmilchgewächse
  

 

 

 

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A

Aster (Aster):

- Familie der Korbblütler (Asteraceae)

- Verbreitung: Eurasien

B

Bergenia (Bergenia):

Blaustern(chen) (Scilla):

C


Chrysantheme (Chrysanthemum):
- Familie der Korbblütler (Asteraceae)
- Verbreitung: hauptsächl. Ostasien
- Garten-Chrysanthemen können auch über "gefüllte" Blüten verfügen
- die Chrysantheme ist das Kaiserliche Siegel Japans

D


 Dahlie (früher auch Georginen):
- Familie der Korbblütler (Asteraceae)

F


Fingerhut (Digitalis):
- sehr giftig!
- verschiedene Namen
- Familie der Wegerichgewächse (Plantaginaceae)

Forsythie (Forsythia):

• Eigenerfahrung: wächst stabil und gibt in Hecken gelbe Akzente!
  

G

Gänseblümchen (Tausendschön) (Bellis perennis):

• einheimische G. sind schön, aber hartnäckig;
  Ziergänseblümchen sind dagegen weniger stabil
  

H



Hortensie (Hydrangea):
- Pflanzengattung der Familie der Hortensiengewächse (Hydrangeaceae)
- einige Sorten ihrer Arten sind beliebte Ziersträucher, z. B. die Gartenhortensie


Hyazinthe (Hyacinthus):


I

(Netzblatt-)Iris (Iris reticulata):

• Eigenerfahrung: Liliengewächse (h.: Schwertlilie) sind stabil!
  

K


Kokardenblume (Gaillardia):
- Namen: Papageienblume, Malerblume
- Familie der Korbblütler (Asteraceae)
- die Kokardenblume ist besonders in Nord- und Südamerika verbreitet - sie ist nach dem französischen Hobbybotaniker Antoine René Gaillard de Charentonneau benannt


Krokus (Crocus):


Küchenschelle (Pulsatilla vulgaris):

• Eigenerfahrung: Bauernoptik Ansichtssache, wächst aber stabil!
  

L

Leberblümchen (Hepatica nobilis):

• Hauptblüte: März - April
• Standort: Halbschatten - Schatten
• Boden: kalkhaltig, humusreich, mäßig trocken, durchlässig
• Eigenerfahrung: nicht zu feucht!
  

Lenzrose (Helleborus orientalis [Hybride]):


Geflecktes Lungenkraut (Pulmonaria officinalis):


M

Märzenbecher (Leucojum vernum)


Magnolie (Magnolia) - wird sehr groß!

• Blüten in Tulpen- oder Sternform sehen gut aus, Pflanze wird aber sehr groß!
  

N

Narzisse (Narcissus):

• Blüte: Februar - Mai
• Standort: Sonne, Halbschatten
• Boden: feucht, gut durchlässig, humos
• Merkmale: Blüten in verschiedenen Farben
  

P

Primel (Primula):

• Hauptblüte: März - Mai
• Standort: Sonne - Halbschatten
• feucht, durchlässig, humos
• Merkmale: Blüten in verschiedenen Farben
  

R

Rittersporn (Delphinium):
- Familie der Hahnenfußgewächse (Ranunculaceae)

S

Immergrüne Schleifenblume (Iberis sempervirens):

• Eigenerfahrung: sieht gut aus, hält sich aber nicht lange!
  

Schneeball (Viburnum):

• Hauptblüte: (November -) März - Mai
• Standort: Sonne - Halbschatten
• Boden: gut durchlässig, humos
• Merkmale: duftende, kugelförmige Blütenstände
  

Schneeglöckchen (Galanthus):

• Hauptblüte: Februar - März
• Standort: Halbschatten - Schatten
• Boden: durchlässig, feucht, humusreich
  

 

Schöterich (Erysimum):

• Pflanzenfamilie: Kreuzblütengewächse (Brassicaceae)
• einzige Gattung des Tribus Erysimeae
• Schöterich tritt meistens in Gelb auf, wird aber auch in Weiß, Orange, Violett oder mehrfarbig verkauft
• Eigenerfahrung: Schöterich ist oft kleinwüchsig, aber hartnäckig! 
  

Schein-Sonnenhut (Echinacea):

• von Griechisch ἐχῖνος/echinos - Seeigel
• Familie der Korbblütler (Asteraceae)
• Blüten mit großer Mitte, Blütenblätter schirmförmig nach unten gerichtet
• bekannt als Arzneimittel, wenn auch umstritten in der Wirkung
  

T

Tulpe (Tulipa):


V

(Duft-)Veilchen (Viola oderata):


Vergissmeinicht (Myosotis):

• Eigenerfahrung: kleine Blüten, sieht aber gut aus und hält sich stabil;
  inzwischen in verschiedenen Blautönen und sogar anderen Farben erhältlich!
  

Winterling (Eranthis hyemalis):


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LISTE WICHTIGER CHEMISCHER VERBINDUNGEN

Chemische Verbindungen (Quelle: pixabay.com)

ANIONEN (negativ geladene Ionen):
Anionen sind negativ geladene Teilchen. Sie entstehen, wenn Atome oder Moleküle Elektronen aufnehmen.

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EINATOMIGE ANIONEN

Halogenide (7. Hauptgruppe):

• Fluorid: F⁻
• Chlorid:
• Bromid:
• Iodid:

Chalkogenide (6. Hauptgruppe):

• Oxid:
• Sulfid:
• Selenid:
• Tellurid: 

Pniktogenide (5. Hauptgruppe):

• Nitrid
• Phosphid
• Arsenid 

Sonstige:

• Hydrid
• Carbid 

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MEHRATOMIGE ANORGANISCHE ANIONEN

Stickstoff- und kohlenstoffhaltige Anionen:

• Nitrat
• Nitrit
• Cyanid
• Carbonat
• Hydrogencarbonat

 Schwefelhaltige Anionen:

• Sulfat
• Sulfit
• Hydrogensulfat
• Thiosulfat 

Phosphorhaltige Anionen:

• Phosphat
• Hydrogenphosphat
• Dihydrogenphosphat 

Halogensauerstoff- und andere Anionen:

• Hypochlorit
• Permanganat
• Hydroxid 

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ORGANISCHE ANIONEN:

Organische Anionen sind negativ geladene Moleküle mit einer Kohlenstoffkette, zu deren bekanntesten Vertretern Acetat, Citrat und Lactat gehören.

Carboxylatbasierte Anionen:

• Acetat
• Formiat
• Butyrat
• Priprionat 

Hydroxy- und Dicarbonsäure-Anionen:

• Citrat
• Lactat
• Malat
• Fumarat
• Glutarat
• Succinat 

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Gemischte Liste:

S ²-                                                               Sulfid
HS -                                                              Hydrogensulfid
SO4  ²-                                                         Sulfat
N ³-                                                               Nitrid
NO2 -                                                            Nitrit
NO3 -                                                            Nitrat
PO4 ³-                                                           Phosphat
HPO4 -                                                         Dihydrogenphosphat
NH4 +                                                           Ammonium
CO3 ²-                                                          Carbonat
HCO3 -                                                         Hydrogencarbonat
ClO -                                                             Hypochlorid
ClO2 -                                                           Chlorit
ClO3 -                                                           Chlorat
ClO4 -                                                           Perchlorat
MnO4 -                                                         Permanganat
Cr2O7 ²-                                                       Dichromat
O ²-                                                               Oxid
CrO4 ²-                                                         Chromat
F -                                                                 Fluorid
Cl -                                                                Chlorid
Br -                                                                Bromid
J -                                                                  Jodid

STECKVERBINDUNGEN (IM AUFBAU)

GRUNDSÄTZLICHES:

Steckverbinder sind wichtig für die Verbindung (und Trennung) ein- oder mehrpoliger Stromleitungen. Dabei handelt es sind meistens um Kabel. Ein Steckverbinder kann aber auch in ein Gehäuse o. ä. eingebaut sein. Manche sind direkt auf einer Platine befestigt. Im weiteren Sinne können Steckverbinder auch bei optischen Leitungen auftreten.
Der Einfachheit halber spricht man manchmal auch nur von Stecker. Eigentlich besteht ein Steckverbinder aber aus Stecker und Kupplung bzw. Buchse, den Gegenstücken zum Stecker. Kupplung und Buchse unterscheiden sich dadurch, dass eine Kupplung am Ende eines Kabels angebracht ist, eine Buchse aber eingebaut (bei Einbausteckern).
International spricht man auch von einem männlichen Anschluss (Teil) mit nach aussen weisenden Kontaktstiften und einem weiblichen Anschluss (Teil). Diese Unterscheidung ist bei komplizierten Steckverbindern aber manchmal schwierig und muss extra definiert werden.
Die Steckverbinder werden meist durch Formschluss passend ausgerichtet und durch Federkraft und/oder Verschrauben gesichert. Weltweit existieren erwartungsgemäss viele Steckverbinder, die oft genormt sind. Die Teildisziplin der Verbindungstechnik beschäftigt sich mit Steckverbindern.


AUDIOSTECKER (MIKROPHONE, LAUTSPRECHER):

Audiosteckverbindungen können in unterschiedlicher Bauweise auftauchen. Ihre Bauweise hängt davon ab, ob man sie für einfache Anwendungen mit leichter Bedienbarkeit braucht oder ob sie für professionelle Anwendungen mit hoher Sicherheit und Abschirmung einsetzen will. Daneben spielen die Grösse im Anwendungsbereich sowie nationale Eigenheiten eine Rolle.
Häufig kommen Klinkenstecker zum Einsatz, die leicht handhabbar sind und auch für die Stromübertragung im Kleinspannungsbereich eingesetzt werden. Das Militär benutzt sie in eigenen Grössen.

XLR-Stecker

XLR-Cannon-Stecker:
- 3-polig (selten 5-polig)
- sichere Steckverbindung (störsicher, verriegelbar)
- XLR-Stecker werden im professionellen Audiobereich verwendet (z. B. für Mikrofone, Lautsprecher)


Klinkenstecker NAB 6,35 mm:
- 3-polig für Stereoanwendungen (2-polig mono)
- praktisch handhabbar für Haushaltsanwendungen
- Klinkenstecker sind generell international weit verbreitete Steckverbinder im Kleinspannungsbereich,
  sie liegen in verschiedenen Grössen vor, von denen einige speziell für militär. Anwendungen konzipiert sind
- Hauptanwendungen: Audiosignale (Kopfhörer, Mikrophon), manchmal auch Videosignale oder Netzteile
- 6,35-Klinke wird auch für elektron. Musikinstrumente wie E-Gitarren (mono) oder Keyboards verwendet
- nicht ganz so sicher wie XLR, Kabel nur manchmal geschirmt


Klinkenstecker NAB 3,5 mm:
- 3-polig für stereo (2-polig mono)
- praktisch handhabbar
- kleiner als 6,35-Klinke, auch tragbare Audiogeräte gut einsetzbar, dafür aber ungeschirmt
- es gibt mit 2,5 mm auch einen noch kleineren Klinkenstecker
- ansonsten gelten die Eigenschaften, wie sie bei 6,35-Klinke beschrieben werden


Tuchelstecker:
- älterer Steckertyp der 60er- bis 80er-Jahre
- normalerweise 3-polig, es sind aber Stecker mit viel mehr Polen bekannt
- Kabel geschirmt, Stecker aber etwas störanfällig
- manchmal auch für andere Anwendungen im Einsatz
- erhältlich als Klein- und als Grosstuchelstecker
- benannt nach der Firma Tuchel (heute: Amphenol-Tuchel) im Neckartal, später mehrere Produzenten


AV-STECKER

Cinch-Stecker (für Video [gelb] und Audio)

Cinch-Stecker (RCA):
- weit verbreitete Steckerart für die asymmetrische Übertragung von elektrischen Signalen
- eigentlich ungenormt
- meistens an Koaxialleitungen mit Niedrig- und Hochfrequenzsignalen
- in den USA wird dieser Steckertyp seit den 1940er-Jahren verwendet,
  in Mitteleuropa waren damals noch Bananen- und DIN-Stecker üblich
- elektrische Belastbarkeit: mind. 30VAC/0,5 A, in einigen Fällen aber deutlich höher
- Cinch-Stecker im AV-Bereich (Fernsehen, Videorekorder, Videospiele) sind z. B. als RGB-Stecker in
  den Farben Gelb, Rot und Weiss bekannt; der gelbe Stecker führt gewöhnlich das Videosignal,
  der rote und der weisse Stecker die Stereokanäle; es sind aber auch alternative Belegungen und Farben
  möglich
- wichtige Videobelegungen:

•   Kompositverbindung: Kompositvideosignal auf gelb
•   Komponentenverbindung:
    Helligkeitssignal Yy auf Grün
    Farbdifferenz Pb auf Blau
    Farbdifferenz Pr auf Rot 

DVI:

- DVI ist eine elektronische Schnittstelle zur Übertragung von Videodaten
- DVI kann analoge und digitale Bilddaten gleichzeitig übertragen
- bei Computern wurde es (ähnlich wie VGA) ein Standard zum Anschluss von TFT-Monitoren
- auch einige Fernseher wurden mit DVI-Eingang für digitale Signale von DVD-Playern etc. ausgerüstet
- in der Unterhaltungselektronik ist aber die HDMI-Schnittstelle wesentlich weiter verbreitet
- HDMI ist zu DVI weitgehend abwärtskompatibel


HDMI:

- HDMI ist eine ab 2003 entwickelte Schnittstelle für die volldigitale Übertragung von AV-Daten;
  der Standard ist v. a. für die Unterhaltungsindustrie (Home Entertainment) konzipiert
- HDMI steht für High Definition Multimedia Interface
- HDMI ist eine Weiterentwicklung von DVI und dazu abwärtskompatibel (Signalcodierung: TMDS)
- HDMI-Gründer: Hitachi, Matsushita (u. a. Panasonic), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson und Toshiba
- die HDMI-Kabel sind eigentlich für eine Länge bis 15 m vorgesehen, es sind aber Steigerungen möglich



KOAX-STECKER FÜR HOCHFREQUENZANWENDUNGEN

Koaxiale Steckverbinder dienen als lösbare Verbindung von Koaxialkabeln.
Sie sind wie diese koaxial aufgebaut. Die koaxiale Bauweise dient dazu, die elektrische wie elektromagnetische Abschirmung zu verbessern.


BNC-Stecker (Steckverbinder):
- der BNC-Stecker ist einer der verbreitetsten Stecker im Koaxialbereich,
  auf einigen Anwendungsgebieten aber im Rückzug
- Übersetzung umstritten (Bayonet Neill Concelman o. ä., z. B. Bayonet Navy/Norm Connector)
- entwickelt von Paul Neill und Carl Concelman (Ende der 40er-Jahre)
- verkleinerte Version der C-Stecker
- der Stecker verfügt über einen Bayonettverschluss
- Einsatzbereiche: Funk- und Videotechnik;
  die frühen Videorecorder hatten BNC-Stecker, wurden dann aber von Scart, RGB oder noch moderneren
  Steckverbindungen verdrängt
  vielen CB-Funkern ist diese Anschlussform wohlbekannt!
- BNC-Stecker werden für Hochfrequenzwellen bis 1 GHz oder darüber hinaus verwendet
- Wellenimpedanz: 50 oder 75 Ohm (untereinander steckbar)


TNC-Stecker:
- TNC-Stecker werden auch als "Schraub-BNC" bezeichnet, weil sie diesem ähneln, nur über ein Gewinde
  statt eines Bajonettverschlusses verfügen; eine Verschraubung ist fester als ein Bajonettverschluss
- der Stecker ist eine Weiterentwicklung der BNC-Erfinder Neill und Concelman (Ende der 50er-Jahre)
- allerdings hat der TNC-Stecker einige technische Unterschiede:
  er ist für Frequenzen bis zu 11 GHz geeignet und hat eine Wellenimpedanz von 50 Ohm
- Übersetzung wie beim BNC umstritten (Threaded Neill Concelman o. ä.)


Belling-Lee-Stecker ("Antennenstecker"):


C-Stecker:


F-Stecker:


FME-Stecker:


UHF-Stecker ("PL-Stecker"):


N-Stecker:


SMA-Stecker:

BIOLOGIE

Die Biologie erforscht die Erscheinungsformen lebender Systeme sowie ihre Beziehungen zueinander und zu ihrer Umwelt.
Diese Systeme können unterschiedliche Ausprägungen haben, z. B.:

• Mensch: Anthropologie (biolog. Anthropologie)
• Tier: Zoologie
• Pflanze: Botanik (= Phytologie)

Die taxonomische Einteilung der Lebewesen ist nicht so einfach, wie es aus früheren Schulbüchern scheint, sondern ständiger Wandlung unterworfen.
Modern ist eine Einteilung in 2 - 3 Domänen und 6 - 7 Reiche:

• Eukaryoten 
• Achäen (Urbakterien) ["Prokaryoten"]
• Bakterien ["Prokaryoten"]

-> Eukaryoten: Tiere (Animalia), Pilze (Fungi), Pflanzen (Plantae);
                     Protista: Stramenoplie (Chromista), Protozoen/Urtierchen (Protozoa)

Ursprünglich wurde in der Taxonomie nur zwischen Tieren und Pflanzen unterschieden. Dann kamen einzellige Organismen (Einzeller) unter dem Namen Protisten hinzu. Dann trennte man die Pilze von den Pflanzen. In der Mitte des 20. Jhd.s wurde die fundamentale Unterscheidung zwischen Lebewesen mit Zellkern (Eukaryo(n)ten) und Lebewesen ohne Zellkern (Prokaryo(n)ten/auch: Monera) eingeführt. Einige Forscher sehen auch die Archäen (Urbakterien) als eigene Domäne, darunter Carl Richard Woese . Etwas andere Ansätze vertreten Forscher wie Thomas Cavalier-Smith.

Ab dem Taxon der Reiche existieren viele weitere Taxa:

• Reich (Regnum); ggf. auch Unterreich (Subregnum)
• Abteilung/Stamm (Divisio/Phylum)
• Unterstamm (Subphylum)
• Klasse (Classis)
• Ordnung (Ordo)
• Überfamilie (Superfamilia)
• Familie (Familia)
• Unterfamilie (Subfamilia)
• Gattung (Genus)
• Art (Species)
• Unterart (Subspecies)

Merkformel: "RS-KOFGA"

Eine besondere Rolle kommt in der Taxonomie der Art (Species) zu. Diese wird aus verschiedenen Gründen heute noch nach "biologischer Art", "morphologischer Art" und "phylogenetischer Art" unterschieden.

Die Biologie verwendet seit Carl von Linné ("Systema Naturae") eine binominale Nomenklatur (binär).
Der erste Namensteil bezeichnet die Gattung, der Zweite ist das Beiwort (Epitheton) für die Art.
Bsp.: Wildpferd - equus ferus (Gattung: equus [Pferd]; Art: equus ferus [wildes Pferd/Wildpferd])
         Wolf         - canis lupus (Gattung: canis [Wolfs- und Schakalartige]; Art: canis lupus [Wolf])
                            ein Haushund wäre davon die Unterart canis lupus familiaris
         Wildkatze - felis silvestris (Gattung: felis [Katze]; Art: felis silvestris [Wildkatze, "Waldkatze"])
                           eine Hauskatze wäre davon die Unterart felis silvestris catus
         Feldhase  -  lepus europaeus (Gattung: lepus [Hase]; Art: lepus europaeus [Feldhase])
         Hausmaus - mus musculus (Gattung: mus [Maus]; Art: mus musculus [Hausmaus])


Biologische Teildisziplinen

Der Begriff "allgemeine Biologie" fasst folgende Teildisziplinen zusammen:

• Biophysik (incl. Bionik) 
• Biochemie
• Molekularbiologie
• Physiologie
• Genetik (Vererbungslehre)
• Anatomie
• Histologie (Gewebelehre)
• Zytologie (Zellenlehre)
• Morphologie (Formenlehre)
• Taxonomie (Systematik)
• Paläontologie 
• Phylogenie (Stammesentwicklung)
• Ontogenie (Individualentwicklung)
• Ökologie
• Verhaltensforschung

Ein wichtiger Forschungsgegenstand der allgemeinen Biologie ist das Leben der Zellen.
Die wichtigsten Lebensvorgänge (Stoffwechsel, Fortpflanzung) stellen hierarchisch geordnete molekulare Prozesse dar, die an Zellen gebunden sind.
Dagegen befasst sich die spezielle Biologie mit systematischen Gruppen von Organismen, also mit Insekten (Entomologie) usw.


Der Begriff "spezielle Biologie" fasst u. a. folgende Disziplinen zusammen:

• Insektenkunde (Entomologie)
• Fischkunde (Ichthyologie)
• Amphibien- und Reptilienkunde (Herpetologie)
• Vogelkunde (Ornithologie)
• Säugetierkunde (Mammalogie/Mammologie) 
• Malakologie (Weichtierkunde) 
• Pflanzenkunde (Botanik) 
• Pilzkunde (Mykologie)

Man geht bei der Entwicklung des Tierreichs davon aus, dass sich wie in anderen Reichen aus Einzellern Vielzeller entwickelten.
Aus den einfachen tierischen Vielzellern (z. B. Schwämme) entstanden Gewebetiere (Eumetozoa; vielzellige Tiere mit echtem Zellgewebe - "Echte Vielzeller"), daraus Prot(er)ostomier/Urmünder (z. B. Weichtiere), die aber oft noch zu den Gewebetieren gerechnet werden und daraus wiederum einerseits Deuterostomier/Neumünder (Zweitmünder) und Wirbeltiere und andererseits Gliedertiere (z. B. Insekten).


Weiter kann man noch die "angewandte Biologie" abgrenzen. Die angewandte Biologie beschäftigt sich, wie der Name sagt, mit praktischen biologischen Problemen in der Land- und Forstwirtschaft, der Schädlingsbekämpfung, dem Natur- und Umweltschutz, dem Gesundheitswesen, der Lebensmittelüberwachung, der Abwasserreinigung und der Landschaftsgestaltung.


Biologiegeschichte

Die Erforschung von Lebensvorgängen und Lebewesen begann mit der Naturphilosophie in der griechischen Antike. Man sah die Natur meistens noch als geordneten Kosmos. Neben den griechischen Philosophen befassten sich auch Ägypter, Inder (Ayurveda) u. a. mit biologischen Themen.
Neben Interesse an Naturphilosophie oder speziell an der belebten Natur spielten auch medizinische Interessen eine Rolle.

Eine erste (bekannte) Systematisierung erfuhren wir mit Aristoteles. Er beschrieb Tiere anhand von Körperbau, Entwicklung und Lebensweise und versuchte sich an systematischen Gliederungen. Aus heutiger Sicht sind diese aber nur noch bedingt haltbar.
Die Botanik wurde von Aristoteles' Schüler Theophrast weiterentwickelt.

Im 2. Jhd. n. Chr. brachte der Arzt Galen (Galenos von Pergamon) die Medizin weit voran. In Pergamon gab es damals ein Asklepios-Heiligtum, das der Heilkunst gewidmet war. Galen erhielt weitere Inspirationen durch seinen Vater Nikos, durch seine Fahrt nach Alexandria, das ein damaliges Zentrum der medizinischen Forschung und durch seine medizinische Teilnahme an den Olympischen Spielen. Galen behandelte auch Gladiatoren, war als Truppenarzt tätig und versorgte in Rom Herrscher und Prominente.

Im europäischen Mittelalter war es mit der Entwicklung der Medizin nicht so weit her. Innovative Einflüsse kamen von Gelehrten der islamischen Welt, so von dem Perser Avicenna (latinisierte Namensform).

In der Renaissance begann man aber wieder, die empirisch fassbare Welt zu erforschen. Es kam zur Entdeckung neuer Arten und zu Fortschritten in der Anatomie. Hierzu gehören die Anatomen Andreas Vesalius und William Harvey (Blutkreislauf). Beide arbeiteten mit den Methoden des Experiments und der Beobachtung.
Die wissenschaftliche Klassifikation (Nomenklatur) von Organismen und Fossilien sowie die Verhaltensforschung wurde von Georges-Louis Leclerc de Buffon und Carl Linnaeus (von Linné) vorangebracht.
Ein weiterer Fortschritt brachte die Erfindung des Mikroskops. Die Welt der Mikroorganismen war bis dahin unbekannt. Jetzt war es auch möglich, sich mit den Zellen als Grundlage des Lebens zu beschäftigen.
Frühe Formen des Lichtmikroskops sollen Ende des 16. Jhd.s in den Niederlanden erfunden worden sein, als Erfinder der ersten "guten" Lichtmikroskope gilt Antoni(e) van Leeuvenhoek im 17. Jhd.
Das sich entwickelnde mechanistische Weltbild traf auch auf Gegenbewegungen wie die natürliche Theologie.

Im 18. und 19. entwickelten sich Botanik und Zoologie zu eigenständigen wissenschaftlichen Disziplinen. Lavoisier und andere studierten die Natur zunehmend mit chemischen und physikalischen Methoden. Alexander von Humboldt, der als grosser Entdecker galt, untersuchte die Beziehungen von Organismen und ihrer Umwelt. Sie erkannten die Abhängigkeit der Entwicklung der Organismen von ihrer geographischen Umgebung und schufen so die Grundlagen für Fächer wie Ökologie, Biogeographie und Verhaltensforschung.

Dadurch rückte die Artenvielfalt in das Zentrum der Betrachtung. Man erkannte auch, dass Arten aussterben können. Der Essentialismus wurde zunehmend abgelehnt. Dieser lehrte, dass es eine notwendige (ewige) Eigenschaft einer Sache gebe (lat. essentia - Wesen).
Die Zelltheorie brachte die Biologie und ihre Unterdisziplinen weiter voran und verbesserte das Verständnis von Organismen. Hinzu kamen Erkenntnisse aus Embryologie und Paläontologie. Damit waren wichtige Vorarbeiten für Darwins bahnbrechende Theorie von der Evolution der Arten durch natürliche Selektion geleistet. Vorstellungen einer "Urzeugung" wurden damit bis zum Ende des 19. Jhd.s an den Rand gedrängt. Stattdessen entwickelte man eine Theorie der Keimbahn, obwohl man erst rudimentäre Einblicke in die Genetik besass. Frühe genetische Erkenntnisse lieferten die Arbeiten von Gregor Johann Mendel. Leider dauerte es eine Weile, bis sich seine Ansichten durchsetzten. Im frühen 20. Jhd. entdeckte man seine Erkenntnisse erneut.

Von nun an wurde die Genetik aber deutlich in Angriff genommen. Thomas Hunt Morgan und seine Schüler brachten die Forschung intensiv voran. Sie vereinigten in ihrer neodarwinistischen Synthese die Prinzipien der Populationsgenetik mit der natürlichen Selektion. Dann schlugen James D. Watson und Francis Crick die Struktur der DNA (DNS) vor. Das "zentrale Dogma" der Molekularbiologie wurde etabliert. Damit ist eine 1958 von Francis Crick publizierte Hypothese gemeint, die den Informationsfluss zwischen den Biopolymeren DNA, RNA und Proteinen erklären wollte. Der Begriff Dogma wirkte griffig, wurde von Crick später aber als zu unkritisch bezeichnet. Er meinte einfach eine Hypothese.
Nun konnten weitere wissenschaftliche Disziplinen entstehen und es kam zur Aufspaltung der Biologie in eine "Biologie der Organismen" (Lebewesen) und eine Biologie der Zell- und Molekularbiologie.
Im späten 20. Jhd. entstanden aber auch gegenläufige Trends, die die Zweige der Biologie wieder zusammenführen wollten. Dazu gehört die Genomforschung und die Proteomik. Ein Proteom umfasst die Gesamtheit aller in einer Zelle oder einem Lebewesen unter definierten Bedingungen und zu einem definierten Zeitpunkt vorliegenden Proteine. Begriffe wie Proteom und Transkriptom sind im Gegensatz zum Genom eher statisch gedacht.
Auf jeden Fall sind in den Biowissenschaften und Lebenswissenschaften noch viele weitere Entwicklungen zu erwarten.

BIOLOGIE: NERVENGIFTE (SYNAPSENGIFTE)

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Biologie-Lexikon

Nervengifte (Neurotoxine) sind Gifte, die auf Nervenzellen und das Nervengewebe wirken. Sie stören v. a. Membranproteine und damit die Wechselwirkung in den Ionenkanälen. Die meisten bekannten Nervengifte sind Feststoffe wie Schwermetalle (Arsen, Cadmium, Blei, Quecksilber) und Flüssigkeiten wie Ethanol oder Formalin. Es gibt aber auch Gase wie Monophosphan.
Aus dem Alltag bekannt sind neben "Alkohol" (Ethanol) auch Atropin (Gift der Schwarzen Tollkirsche), Botulinumtoxin (Botox), Koffein, Kokain oder Nikotin.

Nervenzelle (Neuron) mit Axon

Übliche toxische Wirkungen erfolgen über die "schlaffe Lähmung" und die "starke Lähmung". Sie wirken dabei auf den Neurotransmitter Acetylcholin (ACh, Summenformel: C7H16NO2), einen der wichtigsten Neurotransmitter überhaupt, ein. Acetylcholin reagiert mit den Rezeptoren der subsynaptischen Membran und sorgt für eine Öffnung der Ionenkanäle. Diese wiederum sind wichtig für die Informationsübertragungen an Nervenzellen. Innerhalb eines Axons der Nervenzelle ist nämlich die Konzentration an Kaliumionen (und organischer Anionen) grösser und die der Natrium- und Chloridionen kleiner als im Aussenraum (extrazellulär).

Strukturformel von ACh

- schlaffe Lähmung:

Das indianische "Pfeilgift" Curare besetzt Rezeptoren der subsynaptischen Membran von neuromuskulären Synapsen. Der dort wirksame Transmitter ist Acetylcholin, das die Ionenkanäle an der subsynaptischen Membran öffnen soll. Curare ist molekular ähnlich aufgebaut wie Acetylcholin und konkurriert mit diesem. Anders als Acetylcholin werden seine Ionenkanäle jedoch nicht geöffnet und es kommt zu keiner Erregungsübertragung. Die Skelettmuskulatur wird ebenso gelähmt wie die Atemmuskulatur und es kann der Tod durch Atemlähmung eintreten. Die Herzmuskulatur wird jedoch nicht gelähmt.
Bei einigen Operationen kann Curare zur Entspannung bestimmter Muskelgruppen eingesetzt werden.

Eine ähnliche Wirkungsweise hat das in verderbendem Fleisch entstehende Botulinumtoxin ("Botox"). Es hemmt allerdings schon die Ausschüttung von Acetylcholin aus den synaptischen Bläschen, anstatt erst die Aufnahme von Ionen an den Synapsen zu blockieren. In der kosmetischen Medizin wird es in minimalen Dosen zur Faltenbekämpfung eingesetzt.

- starre Lähmung:

Nikotin wirkt ähnlich wie Acetylcholin und verstärkt damit dessen Wirkung. Es reagiert mit den Rezeptoren der subsynaptischen Membran und die Ionenkanäle werden geöffnet. Nikotin kann aber anders als Acetylcholin von der Acetylcholinesterase nicht gespalten werden. Die Muskulatur wird übermässig erregt und es kann zu Muskelzittern kommen. Würde man Nikotin direkt ins Blut geben, anstatt es z. B. zu rauchen, könnte es zu tödlichen Krämpfen der Atemmuskulatur führen.

Eine ähnliche Wirkung hat E 605, ein Insektizid, das aber auch als Mord- und Selbstmordgift bekannt ist. E 605 hemmt die Acetylcholinesterase, die Acetylcholin abbauen soll. Die Ionenkanäle sind nun durch das länger vorhandene Acetylcholin länger bzw. immer wieder geöffnet, so dass durch einen übermässigen Na+-Einstrom eine Übererregung ausgelöst wird. Vergiftungen mit E 605 oder ähnlichen Mitteln können zu starken Krämpfen und zum Tod durch (starre) Atemlähmung führen.

Vergleiche hierzu: Giftmorde (Murmillo-Blog)