Organisationsebenen – von der Zelle zum Organismus
NaturwissenschaftenZellen und OrganismenAlter 11–12
Im Unterricht einsetzen: Ihre Schülerinnen und Schüler öffnen sie über einen Link oder QR-Code, ganz ohne Konto.
Als Nächstes in Zellen und Organismen
Ziehen Sie den Zoomregler (oder klicken Sie auf eine Ebene), um beim Menschen von Zelle → Gewebe → Organ → Organsystem → Organismus zu wechseln (Herzmuskelzelle → Herzmuskelgewebe → Herz → Blutkreislauf → Körper) und ebenso bei einer Pflanze (Mesophyllzelle → Mesophyllgewebe → Blatt → Sprosssystem → ganze Pflanze). Jede Ebene zeigt eine fließend überblendete Abbildung mit Namen und Funktion; die automatische Wiedergabe durchläuft die ganze Abfolge. Ein Modus Oberfläche/Volumen stellt eine Zelle als Würfel mit Kante a dar: Ändern Sie a und die Teile pro Kante k, um zu sehen, wie O/V = 6/a beim Wachsen der Zelle sinkt und steigt, wenn dasselbe Volumen auf viele kleine Zellen verteilt wird.
Lektion: Organisationsebenen eines vielzelligen Organismus: Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus
Was sie zeigt
In einem vielzelligen Organismus schließen sich gleichartige Zellen zu Geweben zusammen, verschiedene Gewebe arbeiten in Organen zusammen, Organe wirken in Organsystemen zusammen, und die Organsysteme bilden den ganzen Organismus. Die Simulation verfolgt diese Hierarchie beim Menschen (Herzmuskelzelle, Herzmuskelgewebe, Herz, Kreislaufsystem, menschlicher Körper) und bei einer Tomatenpflanze (Mesophyllzelle, Parenchym, Blatt, Sprosssystem, ganze Pflanze). Jede Ebene besteht aus der darunterliegenden und leistet, was ihre Teile allein nicht können: Das Herz pumpt Blut, weil mehrere Gewebe zusammenwirken. Im Modus Oberfläche/Volumen ist die Zelle ein Würfel mit Kante a, Oberfläche O = 6a², Volumen V = a³ und O/V = 6/a; wird dasselbe Volumen in k³ kleinere Würfel geteilt, wächst die Gesamtoberfläche auf das k-Fache. Zellen tauschen Stoffe über ihre Oberfläche aus, brauchen sie aber im ganzen Volumen – ein Grund, warum große Lebewesen aus vielen kleinen Zellen bestehen.
So funktioniert es
Lassen Sie Abspielen die Ebenen einmal durchlaufen, klicken Sie dann auf Pause und halten Sie mit den Ebenen-Schaltflächen oder dem Regler Herauszoomen auf jeder Ebene an. Lassen Sie die Lernenden die Ebene benennen, ihre Aufgabe beschreiben und ein weiteres Beispiel nennen, bevor Sie die Beschriftung lesen. Stellen Sie danach Organismus auf die Tomatenpflanze um und vergleichen Sie beide Abfolgen, besonders den Unterschied zwischen Gewebe und Organ. Drücken Sie dann Oberfläche/Volumen, vergrößern Sie die Zellkante a und beobachten Sie, wie O/V im Diagramm sinkt; erhöhen Sie Teile pro Kante k, um die Zelle zu teilen, und vergleichen Sie die Ergebnisse mit Notieren in der Tabelle.
Einstellbare Parameter
- Organismus Mensch (Blutkreislauf), Tomatenpflanze (Sprosssystem)
- Startebene Zelle, Gewebe, Organ, Organsystem, Organismus
- Ebenen automatisch durchlaufen
- Geschwindigkeit der Wiedergabe 0,2–2 Ebenen/s
- Modus Organisationsebenen, Oberfläche/Volumen
- Zellkante a (Modus Oberfläche/Volumen) 2–100 µm
- Teile pro Kante k (teilt in k³ Zellen) 1–5
Fragen zum Erkunden
- Warum ist das Herz ein Organ, der Herzmuskel dagegen ein Gewebe?
- Zu welchem Organsystem der Pflanze gehört das Blatt?
- Wie wirkt sich eine Schädigung auf einer Organisationsebene auf die darüberliegenden Ebenen aus?
