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Behandelt u.a. die Themen Stoffwechsel und Energieumsatz, Genetik, Evolution und biologische Vielfalt, Verhaltensbiologie und Ökologie.

 

 

AUs dem Inhalt:

1 Die Biologie – Grundlagen, Ziele und Methoden 9/1.1 Das „biologische Zeitalter“ 10/1.1.1 Die Biologie bestimmt unser Leben 10/1.1.2 Alle Lebewesen haben gemeinsame Kennzeichen 11/1.1.3 Lebensprozesse finden auf verschiedenen Ebenen statt 12/1.2 Die Entwicklung der Biologie als Wissenschaft 14/1.2.1 Griechische Naturphilosophen waren die ersten Naturwissenschaftler 14/1.2.2 Renaissance – die Wiedergeburt der Naturwissenschaften in Europa 15/1.2.3 Seit der Aufklärung geht man den Phänomenen auf den Grund 16/1.2.4 Linné liefert ein Ordnungssystem für die biologische Vielfalt 18/1.2.5 Darwins Evolutionstheorie erklärt die biologische Vielfalt 19/1.2.6 Lebensprozesse lassen sich auf molekularer Ebene erklären 21/1.2.7 Die Wechselwirkungen der Biosphäre werden erforscht 23/1.3 Biowissenschaften 24/1.3.1 Die Biowissenschaften werden in viele Teildisziplinen unterteilt 24/1.3.2 Die Biologie gründet auf speziellen Denk- und Arbeitsweisen 25/1.3.3 Andere Naturwissenschaften liefern Grundlagen für biologische Forschung 43/1.3.4 Zwischen der Naturwissenschaft Biologie und den Geisteswissenschaften gibt es viele Verbindungen 44/1.3.5 Aus Biologie und Nachbardisziplinen sind Brückenwissenschaften entstanden 45//2 Grundbausteine des Lebens 47/2.1 Kohlenstoff – das Element des Lebens 48/2.1.1 Chemische Gesetze bestimmen das Leben 48/2.1.2 Diamant und Nanoröhrchen – Kohlenstoff ist vielgestaltig 50/2.1.3 Die Vielfalt der Kohlenstoffverbindungen ermöglicht das Leben 51/2.2 Wasser – das Medium des Lebens 55/2.2.1 Das Wassermolekül ist ein Dipol 55/2.2.2 Wassermoleküle können sich in Ionen aufspalten 58/2.3 Makromoleküle – der Anfang der Vielfalt 59/2.3.1 Proteine sind die vielgestaltigsten Makromoleküle 59/2.3.2 Kohlenhydrate sind Energiespeicher und Baustoffe 64/2.3.3 Lipide sind nicht wasserlöslich 68/2.3.4 Nucleinsäuren sind die Träger der genetischen Information 72/2.3.5 Porphyrine und Terpene sind andere bedeutende Biomoleküle 74/2.4 Zellen und Zellbestandteile 78/2.4.1 Zellen sind die Grundbausteine der Lebewesen 78/2.4.2 Membranen grenzen ab und schaffen Räume 80/2.4.3 Fädige Strukturen stabilisieren und bewegen 84/2.4.4 Procyten sind die Zellen der Prokaryoten 85/2.4.5 Eucyten enthalten Kerne und Organellen 88/2.5 Von Zellen zu Geweben und Organen 97/2.5.1 Zellen entstehen durch Teilung aus Zellen 97/2.5.2 Aus Einzellern werden Vielzeller 100/2.5.3 Vielzeller haben differenzierte Zellen 100//3 Stoffwechsel und Energieumsatz 105/3.1 Energieumsatz bei Stoffwechselvorgängen 106/3.1.1 Lebewesen brauchen Energie und Baustoffe 106/3.1.2 Organismen leben von freier Energie 107/3.1.3 ATP ist ein universeller Energieüberträger 109/3.1.4 Der Energieumsatz lässt sich mit Kalorimetern ermitteln 110/3.2 Enzyme – die Katalysatoren im Organismus 111/3.2.1 Enzyme beseitigen Barrieren 111/3.2.2 Enzym und Substrat bilden einen Komplex 112/3.2.3 Verschiedene Bedingungen beeinflussen die Enzymaktivität 113/3.3 Abbauender Stoffwechsel 116/3.3.1 Die Zellatmung setzt Energie frei 116/3.3.2 Gärungen sind anaerober Nährstoffabbau 121/3.4 Aufbauender Stoffwechsel 122/3.4.1 Die Fotosynthese ist die Grundlage des Lebens 122/3.4.2 Chemosynthese nutzt Energie chemischer Reaktionen 128/3.4.3 Heterotrophe Assimilation nutzt organische Nährstoffe 129/3.4.4 Lebewesen können chemische Energie speichern 130/3.5 Stofftransport bei Pflanzen 132/3.5.1 Pflanzen nutzen Stoffe aus der Luft und aus dem Boden 132/3.5.2 Wurzeln nehmen Wasser und Mineralsalze auf 134/3.5.3 Wasser- und Ionentransport beruhen auf einem Durchflusssystem 136/3.5.4 Spaltöffnungen regeln die Wassertranspiration 137/3.5.5 Organische Substanzen werden in Siebzellen transportiert 138/3.6 Verdauung, Atmung und Stofftransport bei Tieren 139/3.6.1 Nährstoffaufnahme setzt Verdauung voraus 139/3.6.2 Kompakte Tierkörper brauchen Atmungsorgane 144/3.6.3 Bei Tieren sorgt ein Kreislaufsystem für raschen Transport 145/3.6.4 Ausscheidungsorgane entsorgen Schadstoffe 148//4 Steuerung, Regelung, Informationsverarbeitung 151/4.1 Erregung und Erregungsleitung 152/4.1.1 Erregungen sind an Membranpotenziale gebunden 152/4.1.2 Umweltreize können Algen- und Pflanzenzellen erregen 153/4.1.3 Tiere haben für Erregung spezialisierte Zellen 154/4.1.4 Der Bau der Nervenzelle bestimmt ihre Leitungsgeschwindigkeit 158/4.1.5 Erregungsübertragung zwischen Zellen erfolgt über Synapsen 159/4.1.6 Erregungsübertragung ermöglicht Reaktion auf Umweltreize 161/4.2 Sinnesorgane 162/4.2.1 Sinnesorgane sind die Tore zur Umwelt 162/4.2.2 Der Lichtsinn reagiert auf elektromagnetische Wellen 164/4.2.3 Der Schallsinn nimmt Druckschwankungen wahr 166/4.2.4 Der Gleichgewichtssinn reagiert auf Lage und Bewegung 167/4.2.5 Die Haut ist das größte Sinnesorgan 168/4.2.6 Geruchs- und Geschmackssinne reagieren auf chemische Stoffe 169/4.2.7 Elektrischen Sinn und Magnetsinn hat nicht jeder 169/4.3 Informationsverarbeitung und -speicherung 170/4.3.1 Nervensysteme von Wirbellosen (Invertebraten) 170/4.3.2 Nervensystem der Wirbeltiere (Vertebraten) 171/4.3.3 Gedächtnis, Sprache, Bewusstsein 175/4.3.4 Im Schlaf ist die Wahrnehmung der Umwelt reduziert 177/4.3.5 Psychoaktive Stoffe beeinflussen die Nervenfunktionen 178/4.4 Muskel und Bewegung 181/4.4.1 Muskelzellen sind auf Bewegung spezialisiert 182/4.4.2 Viele Motoneuronen steuern die Muskeln 185/4.5 Hormone 186/4.5.1 Hormone sind chemische Signale 186/4.5.2 Nerven- und Hormonsystem wirken zusammen 187/4.5.3 Die Metamorphose der Insekten ist hormongesteuert 190/4.5.4 Phytohormone sind Pflanzenhormone 190/4.5.5 Pheromone sind Signalstoffe zwischen verschiedenen Individuen 191//5 Genetik 193/5.1 Molekulare Grundlagen der Vererbung 194/5.1.1 Nucleinsäuren tragen die genetische Information 194/5.1.2 DNA-Replikation ist die Voraussetzung für Vererbung 198/5.1.3 Die DNA-Sequenz wird in Aminosäuresequenzen übersetzt 201/5.1.4 Die Genaktivität wird reguliert 205/5.1.5 Trotz gleicher Gene gibt es Unterschiede 209/5.1.6 Mutationen können die Gene verändern 211/5.2 Vererbungsregeln und ihre Anwendung 217/5.2.1 Ein Erbsenzähler entdeckte die Vererbungsregeln 217/5.2.2 Die Gene liegen in den Chromosomen 220/5.2.3 Auch für Menschen gelten die Vererbungsregeln 222/5.2.4 Erbkrankheiten sind oft auf Mutationen zurückzuführen 226/5.2.5 Chromosomenaberrationen führen zu komplexen Veränderungen 228/5.3 Gentechnik 232/5.3.1 Gentechnik ermöglicht gezielte Eingriffe in das Erbgut 232/5.3.2 Verschiedene Methoden sind Voraussetzungen für die Gentechnik 238/5.3.3 Gentherapie soll helfen, Erbkrankheiten zu heilen 248//6 Fortpflanzung, Wachstum und Entwicklung 251/6.1 Fortpflanzung 252/6.1.1 Fortpflanzung ist oft mit Vermehrung verbunden 252/6.1.2 Ungeschlechtliche Fortpflanzung beruht auf Mitosen 252/6.1.3 Geschlechtliche Fortpflanzung beinhaltet Befruchtung und Meiose 253/6.2 Niedere Organismen 255/6.2.1 Bei Prokaryoten sind Vermehrung und Genaustausch nicht gekoppelt 255/6.2.2 Protisten haben unterschiedliche Fortpflanzungsweisen 256/6.2.3 Pilze haben oft komplizierte Fortpflanzungssysteme 258/6.3 Steuerung der Entwicklung bei Pflanzen und Tieren 259/6.3.1 Zygoten differenzieren sich zu vielzelligen Lebewesen 259/6.3.2 Pflanzen entwickeln sich aus Meristemen 260/6.3.3 Genschalter steuern die Entwicklung der Tiere 262/6.3.4 Die Keimesentwicklung des Menschen endet mit der Geburt 269/6.4 Reproduktionstechnologie 271/6.4.1 Pflanzen lassen sich aus isolierten Zellen regenerieren 271/6.4.2 Auch Tiere lassen sich klonen 272/6.4.3 Die Reproduktionstechnologie hat auch medizinische Bedeutung 273//7 Infektionskrankheiten und Immunantwort 275/7.1 Gesundheit und Krankheit 276/7.2 Infektionskrankheiten des Menschen 278/7.2.1 Infektionskrankheiten werden durch Krankheitserreger verursacht 278/7.2.2 Prionen – Moleküle können anstecken 280/7.2.3 Viren können Zellen umprogrammieren 281/7.2.4 Bakterien können zerstören und vergiften 284/7.2.5 Pilze befallen vor allem Haut und Schleimhäute 286/7.2.6 Malaria wird von einem Protisten verursacht 287/7.2.7 Parasitische Tiere können Krankheiten verursachen und übertragen 289/7.3 Immunreaktion 291/7.3.1 Die unspezifische Immunabwehr bildet Barrieren gegen Krankheitserreger 291/7.3.2 Die spezifische Immunreaktion entwickelt sich im Kontakt mit Erregern 294/7.3.3 Impfungen aktivieren das Immunsystem 300/7.3.4 Das Immunsystem kann sich gegen den eigenen Körper richten 302/7.3.5 Allergien entstehen durch eine Überreaktion des Immunsystems 303/7.4 Pflanzliche Abwehrsysteme 306/7.4.1 Pflanzen können sich mechanisch und chemisch wehren 306/7.4.2 Der Pflanzenschutz nutzt die Abwehrsysteme der Pflanzen 307//8 Evolution und biologische Vielfalt 309/8.1 Zur Geschichte des Evolutionsgedankens 310/8.1.1 Die Evolutionstheorie hatte geistige Vorläufer 310/8.1.2 Leben ist aus unbelebter Materie entstanden 315/8.2 Indizien für die Evolution der Organismen 319/8.2.1 Molekularbiologie und Biochemie sprechen für einen gemeinsamen Ursprung der Lebewesen 319/8.2.2 Fossilien sind Zeugnisse der Stammesgeschichte 323/8.2.3 Übergangsformen belegen mögliche Verwandtschaften 325/8.2.4 Lebende Fossilien gewähren Einblick in die vergangenen Erdepochen 326/8.2.5 Die Keimesentwicklung gibt Hinweise auf die Stammesentwicklung 326/8.2.6 Homologien und Analogien können durch die Evolution erklärt werden 327/8.2.7 Funktionslose Strukturen lassen sich stammesgeschichtlich erklären 329/8.3 Evolutionsfaktoren und ihre Wirkung 332/8.3.1 Die Synthetische Theorie der Evolution stützt sich auf Populationsgenetik und Ökologie 332/8.3.2 Die Evolutionstheorie wird weiterentwickelt 335/8.3.3 Einige Vorstellungen stehen im Widerspruch zur Synthetischen Theorie 337/8.4 Symbiogenese 338/8.4.1 Leben heißt Zusammenleben 338/8.4.2 Lebewesen konkurrieren und kooperieren 339/8.4.3 Eukaryoten entstanden durch Endosymbiose 346/8.5 Stammesgeschichte und Vielfalt der Lebewesen 349/8.5.1 Genetische Veränderungen prägen den Evolutionsverlauf in Populationen 349/8.5.2 Die Stammbaumforschung untersucht die Verwandtschaft der Lebewesen 352/8.6 Gliederung der Vielfalt (Systematik) 356/8.6.1 Die Art ist die Grundeinheit des Systems 356/8.6.2 Domäne Archaea – Erinnerungen an die Urerde? 361/8.6.3 Domäne Bacteria – Allgegenwärtige Alleskönner 362/8.6.4 Domäne Eukarya – Neue Qualitäten durch Symbiose 363/8.6.5 Reich Plantae – Festgewachsene Sonnenkraftwerke 365/8.6.6 Reich Fungi – Fädig und auf organische Nährstoffe angewiesen 372/8.6.7 Reich Animalia – Hungrig und beweglich 376/8.7 Evolution des Menschen 385/8.7.1 Der Mensch gehört zu den Primaten 385/8.7.2 Fossilien helfen, die Evolution des Menschen zu rekonstruieren 388/8.7.3 Von Vormenschen zu Frühmenschen 389/8.7.4 Frühmenschen verlassen Afrika 391/8.7.5 Auch Homo sapiens kam aus Afrika 391/8.7.6 Gibt es Menschenrassen? 393/8.7.7 Die Kulturevolution bestimmt die Entwicklung der Menschheit 395//9 Verhaltensbiologie 397/9.1 Ziele und Methoden der Verhaltensbiologie 398/9.1.1 Die Verhaltensbiologie ist sehr vielschichtig 398/9.1.2 Die Verhaltensbiologie untersucht das individuelle Verhalten 400/9.1.3 Verhalten lässt sich katalogisieren 403/9.1.4 Kenntnisse über Verhaltensweisen lassen sich in der Praxis nutzen 405/9.2 Entwicklung des Verhaltens 407/9.2.1 Verhaltensentwicklung wird von Genen und Umwelt geprägt 407/9.2.2 Jungtiere besitzen spezifische Verhaltensweisen 408/9.3 Mechanismen des Verhaltens 410/9.3.1 Bewegungen sind koordiniert 410/9.3.2 Einige Verhaltensweisen sind angeboren 410/9.3.3 Es gibt eine Vielfalt von Lernformen 413/9.4 Angepasstheit des Verhaltens 417/9.4.1 Angepasstes Verhalten steigert den Reproduktionserfolg 417/9.4.2 Kommunikation ermöglicht gegenseitige Verhaltensbeeinflussung 419/9.4.3 Soziale Strukturen bieten Vorteile 420/9.4.4 Konflikte bewirken besondere Verhaltensweisen 422/9.4.5 Fortpflanzungsverhalten verbessert den Fortpflanzungserfolg 424/9.4.6 Ist die Sonderstellung des Menschen eine überholte Vorstellung? 427//10 Ökologie 429/10.1 Lebewesen in ihrer Umwelt 430/10.1.1 Umweltfaktoren begrenzen die Lebensfähigkeit 430/10.1.2 Abiotische Umweltfaktoren sind Einwirkungen der unbelebten Natur 431/10.1.3 Biotische Umweltfaktoren gehen von anderen Lebewesen aus 435/10.2 Aufbau der Biosphäre 438/10.2.1 Der Energiefluss durch die Biosphäre ermöglicht die Stoffkreisläufe 438/10.2.2 Ökosysteme sind die Funktionseinheiten der Biosphäre 446/10.2.3 Ökosysteme entwickeln und verändern sich 450/10.2.4 Wälder sind typische Ökosysteme Mitteleuropas 452/10.2.5 Seen sind gut abgegrenzte Ökosysteme 454/10.3 Populationsökologie 458/10.3.1 Populationen wachsen und schrumpfen 458/10.3.2 Populationen unterscheiden sich im Altersaufbau 460/10.3.3 Die Umwelt reguliert die Populationsdichte 461/10.4 Mensch und Biosphäre 464/10.4.1 Wie lange kann die Weltbevölkerung wachsen? 464/10.4.2 Natürliche Ressourcen sind begrenzt 466/10.4.3 Abfallstoffe belasten Luft, Wasser und Boden 468/10.4.4 Abfälle können verringert werden 471/10.5 Natur- und Umweltschutz 474/10.5.1 Natur und Umwelt müssen planmäßig geschützt werden 474/10.5.2 Der Erhalt der Biodiversität ist primäres Naturschutzziel 475/10.5.3 Wirksamer Natur- und Umweltschutz benötigt Gesetze 477//A Anhang 483/ Register 484/ Bildquellenverzeichnis 494