1 Die Biologie - eine Naturwissenschaft 7

1.1 Gegenstand und Teilgebiete der Biologie 8
1.1.1 Biologie als Naturwissenschaft 8
1.1.2 Teilgebiete der Biologie 12
1.1.3 Verflechtung der Biologie mit anderen Wissenschaften .... 14

1.2 Erkenntnisgewinnung in der Biologie 17
1.2.1 Tätigkeiten im Biologieunterricht 17
1.2.2 Ausgewählte Nachweisreaktionen und Experimente 33


2 Äußerer und innerer Bau von Organismen 39

2.1 Bakterien 40

2.2 „Blaualgen" (Cyanobakterien) 42

2.3 Pilze 43

2.4 Grünalgen 45

2.5 Moospflanzen 48

2.6 Farnpflanzen 50

2.7 Samenpflanzen (Blütenpflanzen) 52
2.7.1 Einteilung der Samenpflanzen 52
2.7.2 Organe der Samenpflanzen 60
2.7.3 Nutzpflanzen der Heimat und anderer Gebiete der Erde . . 75 |

2.8 Tierische Einzeller (Urtierchen) 81

2.9 Hohltiere 82

2.10 Stachelhäuter 84

2.11 Plattwürmer und Rundwürmer 85

2.12 Ringelwürmer /87

2.13 Krebstiere 88

2.14 Spinnentiere ... 90

2.15 Insekten 92

2.16 Weichtiere 97

2.17 Wirbeltiere 99
2.17.1 Fische 99
2.17.2 Lurche 103
2.17.3 Kriechtiere 106
2.17.4 Vögel 109
2.17.5 Säugetiere 116


3 Der Mensch 125

3.1 Das Stütz- und Bewegungssystem 126
3.1.1 Das Stützsystem 126
3.1.2 Das Bewegungssystem 130

3.2 Das Verdauungssystem 133
3.2.1 Die Nahrung des Menschen 133
3.2.2 Aufnahme der Nahrung, Verdauung und Ernährung 135

3.3 Das Atmungssystem 138
3.3.1 Die Atmungsorgane 138
3.3.2 Die Atembewegungen 139

3.4 Blut, Blutkreislauf und Lymphe 142
3.4.1 Bau und Funktionen des Blutkreislaufs 142
3.4.2 Die Bestandteile des Blutes und ihre Funktionen 146
3.4.3 Lymphe und Lymphgefäßsystem 149
3.4.4 Herz-Kreislauferkrankungen und vorbeugende Maßnahmen 150

3.5 Die Ausscheidungsorgane 152
3.5.1 Nieren und harnableitende Organe 152
3.5.2 Die Haut als Ausscheidungsorgan 154

3.6 Sinne und Sinnesorgane 158
3.6.1 Das Auge als Lichtsinnesorgan 159
3.6.2 Das Ohr als Hör-und Gleichgewichtssinnesorgan 160
3.6.3 Die Haut als vielseitiges Sinnesorgan 161
3.6.4 Geruchssinnesorgan und Geschmackssinnesorgan 162

3.7 Das Nervensystem 163
3.7.1 Das Nervensystem im Überblick 163
3.7.2 Das Zentralnervensystem und seine Gesunderhaltung 164
3.7.3 Drogen und ihre Wirkung im Körper 166

3.8 Das Hormonsystem 169

3.9 Die Geschlechtsorgane 173


4 Ausgewählte Lebensprozesse 177

4.1 Stoff- und Energiewechsel bei Organismen 178
4.1.1 Aufnahme, Transport und Ausscheidung von Stoffen bei Pflanzen 178
4.1.2 Aufnahme, Transport und Ausscheidung von Stoffen bei Tieren und Menschen 184
4.1.3 Stoff- und Energiewechsel in den Zellen 189

4.2 Reizbarkeit, Sinnes- und Nervenleistungen sowie biologische Regelung 202
4.2.1 Grundbegriffe 202
4.2.2 Reizbarkeit und Reaktion auf Reize bei Pflanzen 203
4.2.3 Bewegungen von Pflanzen unabhängig von Reizvorgängen 206
4.2.4 Reizbarkeit und Reaktionen auf Reize bei Tier und Mensch . 207

4.3 Fortpflanzung, Individualentwicklung und Wachstum 218
4.3.1 Die Fortpflanzung 218
4.3.2 Die Individualentwicklung 225
4.3.3 Das Wachstum 237


5 Krankheiten und ihre Erreger 239

5.1 Viren und andere Krankheitserreger 240

5.2 Ausgewählte Erkrankungen bei Pflanzen und Tieren 241
5.2.1 Krankheiten bei Pflanzen 241
5.2.2 Krankheiten bei Tieren 242
5.2.3 Bekämpfung von Infektionskrankheiten bei Pflanzenjieren 243

5.3 Überblick über die wichtigsten Infektionskrankheiten beim Menschen 244
5.3.1 Übertragungsmöglichkeiten der Erreger und Verlauf einer Infektionskrankheit 244
5.3.2 Wichtige Infektionskrankheiten (Auswahl) 245
5.3.3 Abwehrreaktionen des Körpers 248
5.3.4 Schutz vor Infektionskrankheiten 250


6 Grundlagen der Genetik 251

6.1 Gegenstand der Genetik 252

6.2 Die zellulären Grundlagen der Vererbung 253
6.2.1 Die Zelle als Träger der Erbinformation 253
6.2.2 Die Bedeutung des Zellkerns für die Vererbung 254
6.2.3 Die Chromosomen - Träger der Vererbung 255
6.2.4 Gene 256
6.2.5 Allele 257
6.2.6 Mitose 257
6.2.7 Meiose 259

6.3 Molekulare Grundlagen der Vererbung 261
6.3.1 Nucleinsäuren 261
6.3.2 Identische Replikation (Verdopplung) der DNA 262
6.3.3 Der genetische Code 263

6.4 Vom Gen zum Merkmal 264
6.4.1 Realisierung der Erbinformation 264
6.4.2 Die Ausbildung von Merkmalen 265

6.5 Mendelsche Regeln (mendelsche Gesetze) 266
6.5.1 Forschungsmethodisches Vorgehen 266
6.5.2 Grundbegriffe zum Verständnis der mendelschen Regeln . . 267
6.5.3 Die drei mendelschen Regeln 268
6.5.4 Die Anwendung der mendelschen Regeln bei der Tier- und Pflanzenzüchtung 271
6.5.5 Vererbungsvorgänge beim Menschen 272

6.6 Variabilität der Organismen 274
6.6.1 Zwischenartliche Variabilität 274
6.6.2 Mutation-erbliche Veränderungen der Organismen 275
6.6.3 Modifikationen - nicht erbliche Veränderungen 278

6.7 Forschungsmethoden in der Humangenetik 279

6.8 Gentechnik (GentechnoTögie)^ 281


7 Evolution der Organismen 283

7.1 Grundbegriffe 284

7.2 Historische Entwicklung 285
7.2.1 Zur Geschichte der Evolutionstheorie 285
7.2.2 Fossilien als Belege für die Evolution der Organismen 287
7.2.3 Überblick über die Entwicklung von Organismen in den verschiedenen Erdzeitaltern 289
7.2.4 Zwischenformen (Übergangsformen) als Belege der Evolution 290
7.2.5 Zur Entstehung des Lebens auf der Erde 291

7.3 Evolutionsfaktoren und ihre Wirkung 293
7.3.1 Mutationen 293
7.3.2 Neukombination von Erbanlagen (Genen) 294
7.3.3 Isolation 294
7.3.4 Auslese (Selektion) 296
7.3.5 Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren 297

7.4 Erscheinungen und Ergebnisse der Evolution 298
7.4.1 Homologie 298
7.4.2 Analogie 300
7.4.3 Rudimentäre Organe 301
7.4.4 Angepasstheit und Spezialisierung 301
7.4.5 Zunahme der Organisationshöhe 303

7.5 Abstammung und Entwicklung des Menschen 304
7.5.1 Verwandtschaft der Primaten 304
7.5.2 Beispiele für Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Mensch und Menschenaffen ... 304
7.5.3 Biologische und kulturelle Evolution des Menschen 306
7.5.4 Wesentliche Etappen der Menschwerdung 308
7.5.5 Formenmannigfaltigkeit des Menschen (Großrassen) 309


8 Verhalten von Mensch und Tier 311

8.1 Überblick 312

8.2 Angeborenes Verhalten 313
8.2.1 Unbedingte Reflexe 314
8.2.2 Angeborene Reiz-Reaktionsketten (Instinkthandlungen) . . . 314

8.3 Erworbenes Verhalten 316

8.4 Ausgewählte Verhaltensweisen 319
8.4.1 Nahrungsverhalten 319
8.4.2 Orientierungsverhalten 320
8.4.3 Konkurrenzverhalten 321
8.4.4 Sexual- oder Fortpflanzungsverhalten 326
8.4.5 Sozialverhalten 329


9 Grundlagen der Ökologie 331

9.1 Grundbegriffe der Ökologie 332

9.2 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Pflanzen und Tiere 334
9.2.1 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Pflanzen (Auswahl) 334
9.2.2 Einflüsse abiotischer Umweltfaktoren auf Tiere (Auswahl) .. 337
9.2.3 Ökologische Potenz und Toleranzbereich 339

9.3 Beziehungen zwischen Organismen und biotischen Umweltfaktoren 341
9.3.1 Nahrungsbeziehungen 341
9.3.2 Konkurrenz zwischen den Lebewesen 342
9.3.3 Zusammenleben in Symbiosen 343
9.3.4 Parasitismus 344
9.3.5 Zusammenleben in Tierstaaten 344
9.3.6 Zusammenleben in Biozönosen 345

9.4 Das Ökosystem 346
9.4.1 Charakteristik eines Ökosystems 346
9.4.2 Räumliche Struktur eines Ökosystems 347
9.4.3 Nahrungsketten, Nahrungsnetze, Nahrungspyramide 349
9.4.4 Stoffkreislauf und Energiefluss im Ökosystem 352
9.4.5 Populationen, Populationsschwankungen, ökologisches Gleichgewicht 355

9.5 Entwicklung von Ökosystemen 357

9.6 Mensch und Umwelt 359
9.6.1 Arten und Biotopschutz 359
9.6.2 Schutz von Ökosystemen 360


A Anhang 363

Register 364
Bildquellenverzeichnis 376