Biodiversiteit: bouwplannen

Transcriptie

1 Computer Ondersteund Onderwijs Biodiversiteit: bouwplannen Hand-out behorende bij de COO-module versie 5 januari 2011 Afstammingsboom 1. Er zijn in het dierenrijk ongeveer 35 fyla te onderscheiden. Wat zijn de namen van deze fyla? 2. Er zijn een groot aantal belangrijke eigenschappen in de loop van de evolutie van eukaryoten naar de bestaande fyla ontstaan. Zes hiervan staan hier aangegeven. Geef voor elk fylum aan of het deze eigenschap bezit. Hebben weefsels: Bilaterale symmetrie: Hebben lichaamsholte: Lichaamsholte aan twee zijden bekleed door mesoderm: Blastopore vormt anus: Dorsale, holle zenuwstreng: 3. Deze eigenschappen zijn in de loop van de evolutie na elkaar ontstaan. Geef aan in welke volgorde deze zijn ontstaan door er nummers voor te zetten. 4. Met behulp van deze eigenschappen kan een hypothetische afstammingsboom worden gemaakt. Rangschik de fyla nu van meest primitief naar meest afgeleid naar aanleiding van deze vijf eigenschappen door er nummers boven te zetten.

2 Spons Er bestaan ongeveer 9000 soorten Porifera (sponzen), waarvan er circa 100 in zoet water leven. Porifera zijn losse federaties van cellen. Ze bevatten geen echte weefsels en worden daarom tot de Parazoa gerekend. De andere phyla van het dierenrijk worden de Eumetazoa genoemd. Porifera kunnen zich zowel asexueel als sexueel voortplanten. Sponzen zijn hermafrodiet en de gameten ontstaan uit de choanocyten of de amoebocyten. De bevruchting vindt plaats in het mesohyl waar zich de eicellen bevinden. Uit de zygote ontwikkelt zich een flagelbevattende larve die zich ergens vestigt en weer uitgroeit tot een volwassen dier. 1. Hier zie je een schematische tekening van een spons. Benoem de structuren in deze tekening. 2. Sponzen zeven hun voedsel uit het water dat via kleine openingen in de centrale holte terechtkomt. A. Hoe noemen we dieren die op deze wijze voedsel vergaren? B. Welke cellen vangen het voedsel? 3. Hier zie je een detailtekening van een choanocyt. A. Benoem de onderdelen. B. Geef de functie van de flagel. C. Wat is de functie van de amoebocyten? D. Via welk proces wordt het voedsel opgenomen in de choanocyt?

3 4. Sponzen kunnen in verschillende verschijningsvormen voorkomen: - ascontype: eenvoudigste type, vaasvormig, bestaat uit een dunne lichaamswand bekleed met choanocyten dat het spongocoel omgeeft. - sycontype: de choanocyten bevinden zich in de radiaire kanalen (vingervormige instulpingen), terwijl het spongocoel bekleed is met pinacocyten. - leucontype: bestaan uit afzonderlijke kamertjes met choanocyten (geselkamertjes), van het spongocoel zijn alleen nog kanalen over die naar de uitstroomopeningen leiden. A. Benoem de vier schematisch weergegeven sponzen. B. Geef in de figuren de choanocyten aan. C. Geef in de figuren pinacocyten aan. D. Geef in de figuren aan waar het water de spons instroomt. E. Geef in de figuren aan waar het water de spons weer uitstroomt.

4 Hydra Hydra's (zoetwaterpoliepen) leven in plassen, meren en rivieren. Ze hangen aan waterplanten met hun voetschijf, die een kleverige stof afscheidt. Ze leven van kleine diertjes (watervlooien, zoetwateréénoogjes) die ze met hun tentakels vangen. Gezonde en weldoorvoede Hydra's vermenigvuldigen zich ongeslachtelijk via knopvorming. In de herfst en winter, als de watertemperatuur daalt, planten ze zich ook geslachtelijk voort. Meestal rijpt er één eicel tegelijk, die wordt bevrucht door zaadcellen uit het water. Zij hebben een simpele radiale symmetrie. 1. A. Welke kiembladen komen tot ontwikkeling bij de Hydra? B.-E. Hier zie je een gedetailleerde tekening van de dwarsdoorsnede door Hydra. Benoem de structuren in de afbeelding. De Hydra heeft een diffuus zenuwnetwerk, zonder zenuwknopen of centralisatie. De blauwe cellen met hun uitlopers in epidermis en gastrodermis zijn daar een onderdeel van. In de epidermis liggen zintuigcellen met een flagellum, dat gevoelig is voor aanraking of chemische stoffen in het water. In de basis van de cellen van de epitheelcellen van de epidermis en gastrodermis liggen myofibrillen (spiervezels) die voor beweging van de tentakels en het hele organisme zorgen. In de gastrodermis zitten ook kliercellen, die slijm en verteringsenzymen produceren. Niet al deze structuren zijn in de preparaten te zien. 2. Benoem de structuren in dit preparaat.

5 3. Dit is een detail van de doorsnede. In het basale gedeelte van de epidermiscellen zijn rode ronde structuren te zien. Wat zijn dit? 4. Dit is een detail van de doorsnede met een andere kleuring. Probeer alle structuren hier weer in te herkennen. Wat is de buitenzijde van de Hydra?

6 Planaria Planaria's (zoetwaterplatwormen) leven in plassen, meren en rivieren van dierlijke resten. De farynx kan door de mond uitgestulpt worden. Opvallend zijn de lichtgevoelige pigmentvlekken in de kop (ocelli). De 'oortjes' bevatten chemoreceptoren, en ze nemen er voedsel en waterstromen mee waar. Zij hebben een duidelijke bilaterale symmetrie, met een dorso-ventraal afgeplat lichaam. Er is geen segmentatie. Platwormen planten zich voort: - ongeslachtelijk: ze snoeren het deel achter de farynx af, dat weer de ontbrekende onderdelen vormt. - geslachtelijk: ze zijn hermafrodiet (tweeslachtig) en produceren één bevrucht ei tegelijk dat aan waterplanten wordt gehecht. 1. A Welke kiembladen komen tot ontwikkeling bij de Acoelomata, zoals Planaria? B. Dit is een gedetailleerde tekening van de dwarsdoorsnede door de platworm, ter hoogte van de (uitstulpbare) farynx. Benoem de structuren.

7 2. Benoem de structuren in het preparaat. 3. Deze doorsnede is op een andere plek gemaakt. Probeer de onderdelen van het vorige preparaat ook hierin te herkennen. Geef in de tekening aan waar deze doorsnede is genomen. 4. Dit is een detailfoto van de epidermis met de basaalmembraan. Hoe noemt men het weefsel dat met de pijl wordt aangeduid?

8 Ascaris Ascaris suum (varkensspoelworm) leeft parasitair in de darmen van varkens. De darmen kunnen zo vol zitten dat ze compleet verstopt raken. De mannelijke wormen zijn iets kleiner dan de vrouwelijke en hebben een haakje aan de staart, dat dienst doet als copulatie-orgaan. De vrouwelijke spoelworm kan wel eieren per dag leggen. Als deze via uitwerpselen in de grond terechtkomen kunnen ze jaren blijven leven. De nematoden (rondwormen) zijn pseudocoelomaat, met een cylindrisch lichaam en een bilaterale symmetrie. 1. A. Welke kiembladen komen tot ontwikkeling bij de Pseudocoelomata, zoals Ascaris? B. Tussen het endoderm en het mesoderm is een holte ontstaan. Hoe heet deze holte? C. Dit is een gedetailleerdere tekening van een doorsnede door een vrouwelijke Ascaris. Benoem de onderdelen.

9 De spiervezels zitten in de spiercellen. Elke spiercel bestaat uit: - een spoelvormig contractiel deel, dat tegen de hypodermis aanligt, en - een protoplasmatisch deel inclusief kern dat in het pseudocoeloom uitsteekt. Dit protoplasmatisch deel bevat een lange uitloper die naar de dorsale of ventrale zenuwstreng gaat. Het zijn hier dus de spieren die verbinding maken met de zenuwen, en niet de zenuwen die met uitlopers de spieren innerveren. 2. Dit is een preparaat van de dwarsdoorsnede door de voorste helft van Ascaris. Benoem de onderdelen.

10 3. Dit is een detailopname van de buitenwand van Ascaris. Benoem de onderdelen. 4. Bekijk dit preparaat ter hoogte van de zenuwstreng. Probeer hierin de onderdelen te vinden. Geef van deze weefsels aan uit welk kiemblad ze zijn ontstaan: Spieren Geslachtsapparaat Zenuwstelsel Hypodermis Cuticula

11 Mollusca Het phylum Mollusca dankt zijn naam aan het feit dat de leden ervan zijn opgebouwd uit zeer weke weefsels (molluscus = zacht). Het enige harde is een eventueel aanwezige in- of uitwendige schelp. De meeste mollusken zijn marien, maar sommige leven in zoetwater of zelfs op het land. Een voorbeeld van een mollusk die op het land leeft is de overheerlijke escargot. De ongeveer soorten tellende Mollusca kunnen worden onderverdeeld in 8 klassen. Hiervan behandelen wij er vier, namelijk de Polyplacophora (chitons), Gastropoda (slakken), Bivalvia (mossels) en de Cephalopoda (inktvissen). Ondanks hun ogenschijnlijke verscheidenheid in uiterlijk, delen ze een basaal bouwplan. In de meeste Mollusca zijn de sexen gescheiden. Er zijn echter ook soorten die tweeslachtig zijn (hermafrodiet). Een voorbeeld hiervan is de poelslak Lymnaea, die in vele sloten in Nederland voorkomt. De voortplantingsstrategie is zeer gevarieerd. Er zijn mollusken die gebruik maken van externe bevruchting, zoals veel mariene mollusken. Er zijn ook soorten met een interne bevruchting, zoals de bovengenoemde poelslak. De zygote ontwikkelt zich tot een vrijzwemmende Trochophora larve die weer uitgroeit tot een volwassen dier. 1. Benoem de structuren in deze tekening van het basale bouwplan van de mollusken.

12 Dit is een schematische tekening van een mossel. Benoem de structuren in deze tekening. 2. Op het practicum heb je de inktvis als vertegenwoordiger van de koppotigen (Cephalopoda) gezien. De koppotigen zijn de enige Mollusca met een gesloten bloedomloop. Verder hebben zij goed ontwikkelde ogen en een vrij geavanceerd zenuwstelsel. Waarom zijn een goed ontwikkeld zenuwstelsel en sensorische organen van belang voor de levensstijl die een inktvis heeft?

13 Lumbricus In droge tijden en in de winter overleeft de aardworm door zich op te rollen in een holte diep onder de grond. Lumbricus terrestris (regenworm) kan tot 30 cm lang worden en leeft in vochtige voedselrijke grond. Ze leven voornamelijk van verrot organisch materiaal. Ze hebben een gesloten circulatiesysteem met hemaglobine als zuurstofbindend eiwit. De regenworm is hermafrodiet (tweeslachtig). Na de paring wordt er slijm afgescheiden dat een cocon vormt om het clitellum (zadel). In deze cocon worden de nog onbevruchte eieren afgezet samen met sperma van de partner en voedingsstoffen. De regenworm is bilateraal symmetrisch, en het lichaam is ook uitwendig gesegmenteerd. In tegenstelling tot Ascaris (spoelworm) vormt zich bij de regenworm door splijting van het mesoderm een echte secundaire lichaamsholte of coeloom (Eucoelomata). Daarnaast behoort Lumbricus tot de protostomia, met als opvallend kenmerk dat de oermond de plaats is waar de mond wordt aangelegd, en de anus in tweede instantie wordt gevormd. 1. A. Welke kiembladen komen tot ontwikkeling bij de eucoelomata, zoals Lumbricus? B. Benoem de structuren in deze schematisch weergegeven doorsnede.

14 Dit is een gedetailleerdere tekening van een doorsnede door een Lumbricus. Benoem de structuren. Tussen het darmepitheel en chloragogeen weefsel liggen nog darmspieren (circulair en longitudinaal). Deze worden gevormd uit het mesoderm, dat na splijting rond het entoderm van de darm is komen te liggen (visceraal of darmmesoderm). De lichaamsspieren voor de voortbeweging zijn gevormd uit de buitenste laag mesoderm (somatisch mesoderm). Het grote voordeel hiervan is dat voortbeweging en darmperistaltiek onafhankelijk van elkaar kunnen plaatsvinden. Er is een gesloten circulair systeem, met hemaglobine als zuurstofbindend eiwit. Op de doorsnede zijn vijf bloedvaten te zien. Per segment ligt er een niereenheid in het coeloom. Dit noemt men het nefridium. Elk nefridium heeft een uitgang naar buiten (nefridiopore). Afvalstoffen uit het bloed en coeloom worden door deze nefridia uitgescheiden. De regenworm heeft per segment vier paar borstels (setae) waarmee hij zich stevig kan verankeren in zijn gang, maar ze dienen toch voornamelijk om de voortbeweging te ondersteunen. De verankering door borstels zorgt ervoor dat vogels de worm moeilijk uit zijn gang kunnen trekken. Tevens is in de laatste staartsegmenten een tegengestelde oriëntatie van de borstels, zodat de worm zich bij onraad snel in zijn gang kan terugtrekken. De borstels worden door kleine spiertjes bewogen.

15 2. Benoem de structuren in dit preparaat. 3. Hier zie je een detailopname van de ventrale zijde van de dwarsdoorsnede. Benoem de onderdelen.

16 Sprinkhaan De geleedpotigen kenmerken zich door een exoskelet, segmentatie en gelede poten. Door het exoskelet konden ze zich ook buiten het water ontwikkelen. Dankzij de segmentatie kunnen ze de verschillende segmenten ook verschillende functies geven. De gelede aanhangsels zijn zeer beweeglijk en kunnen zich specialiseren voor zeer uiteenlopende functies: poten, scharen, antennen, vleugels, vinnen, kieuwen, copulatie-organen, legboor etc. Dit alles maakt de Arthropoda tot het succesvolste fylum, met ruim een miljoen soorten. bruine sprinkhaan (kortspriet, dus 'echt') sabelsprinkhaan (langspriet) pas uitgekomen nimfen Wereldwijd zijn er ongeveer soorten krekels en sprinkhanen, in Europa slechts 600. In de Benelux leven zo'n zestig soorten sprinkhanen. De 'echte' sprinkhanen onderscheiden zich van de krekelachtigen en sabelsprinkhanen door kortere sprieten. Caelifera zijn allemaal planteneters. Ze vervellen zo'n 6 keer, en pas na de laatste vervelling zijn ze geslachtsrijp. Tot die tijd noemt men ze nimfen, daarna imago's. De eieren, die in een schuimnest in de grond worden gelegd, komen na 2 weken tot (bij sommige soorten) een jaar uit. Er is één vraag over de schematische opbouw van een 'echte' sprinkhaan. Er zijn geen preparaten. Klik op de groene pijl voor een lengtedoorsnede van deze sprinkhaan. 1. Dit is een gedetailleerdere tekening van een doorsnede door een vrouwelijke sprinkhaan. Benoem de structuren in deze tekening.

17 Asteroidea (zeesterren) Alle Echindermata worden gekenmerkt door een watervaatstelsel, dat in verbinding staat met het buitenwater. Speciale gespierde voetjes aan de onderzijde kunnen met behulp van dit stelsel opzwellen of klein worden (zie afbeelding hiernaast). Zeesterren eten door een schelp te omarmen, langzaam open te trekken en vervolgens zijn maag uit te stulpen in de schelp. Een gewonde arm kan actief worden afgestoten, en groeit weer aan. Sommige soorten vermenigvuldigen behalve geslachtelijk ook ongeslachtelijk door zich precies door midden te delen, en de armen weer aan te laten groeien. Volwassen zeesterren zijn secundair radiair symmetrisch. In het begin ontwikkelen ze zich tot bilateraal symmetrische larven, die zich met de buikzijde vasthechten aan een ondergrond. Hierna ondergaan ze metamorfose, en vormen een mond en anus aan laterale zijden, en een radiale symmetrie. Daarna komen ze uit de doorschijnende larvenhuid tevoorschijn en beginnen hun leven als kleine zeesterren. Dit is een foto van de bovenkant van een zeester. De volgende afbeelding is een schematische tekening van de doorsnede door het midden van de centrale schijf (witte lijn). 1. Benoem de structuren in deze tekening.

18 2. Dit is een schematische tekening van een dwarsdoorsnede door de arm van een zeester. Benoem de structuren in dit preparaat.

19 Branchiostoma Branchiostoma lanceolatum (lancetvisje) behoort tot het kleine subfylum Cephalochordata, bestaand uit dunne, doorzichtige zeedieren van 5 tot 7 cm lang. Ze komen voor in zandige bodems langs kusten overal ter wereld. In Nederland komt het lancetvisje als enige soort van dit subfylum voor op de Klaverbank: een zandbank van grof zand en grind voor de kust van Den Helder. Ze zijn vrij zeldzaam, maar als ze er zijn komen ze in grote dichtheden voor: tot 5000 per m². De larven zwemmen vrij rond, en zijn ook al in staat tot reproductie (neotonie). Ze voeden zich met voedseldeeltjes (bacteriën, plankton, afval) in het water (filtervoeders). Je krijgt eerst een vraag over de schematische opbouw van het lancetvisje. Daarna moet je dezelfde structuren herkennen in een foto. 1. Dit is een sterk versimpelde weergave van de opbouw van het lancetvisje. Benoem de structuren in deze tekening.

20 2. Dit is een preparaat van een heel lancetvisje. Benoem nu dezelfde structuren in dit preparaat. 3. Het lancetvisje is een chordaat, maar nog geen gewervelde: het heeft geen wervelkolom. Zet ook bij dit preparaat de namen bij de onderdelen. Welke vier onderdelen zijn kenmerkend voor de chordaten?