Pantoffeltierchen: Steckbrief, Zucht und Beobachtung

Inhalt

1. Steckbrief: Paramecium caudatum
2. Bau der Zelle: Was steckt in einem Pantoffeltierchen?
3. Fortpflanzung: Teilung und Konjugation
4. Wo findet man Pantoffeltierchen?
5. Zucht: Pantoffeltierchen im Heuaufguss
6. Pantoffeltierchen unter dem Mikroskop beobachten
7. Pantoffeltierchen zeichnen und beschriften
8. Pantoffeltierchen und andere Einzeller im Vergleich
9. Warum das Pantoffeltierchen im Unterricht so beliebt ist
10. Häufige Probleme bei der Beobachtung
11. Fazit

Das Pantoffeltierchen ist der Klassiker im Biologieunterricht, und das aus gutem Grund: Es ist mit etwa einem Viertel Millimeter so groß, dass Du es schon bei geringer Vergrößerung als sich bewegenden Fleck erkennst, und es lässt sich leicht in einem Heuaufguss vermehren. Dabei ist es keineswegs ein einfaches Wesen. Eine einzige Zelle erledigt, was bei uns Verdauung, Fortbewegung, Wasserhaushalt und Fortpflanzung getrennt übernehmen.

Dieser Artikel zeigt Dir den Steckbrief von Paramecium caudatum, den Bau der Zelle, den Lebensraum, die Zucht und die Beobachtung unter dem Mikroskop. Am Ende bekommst Du eine nummerierte Beschriftungsliste für Deine Zeichnung. Ein passendes Gerät findest Du in der Bestenliste Schülermikroskope.

Steckbrief: Paramecium caudatum

Das Pantoffeltierchen gehört zu den Wimpertierchen (Ciliaten), einer Gruppe einzelliger Lebewesen mit Wimpern auf der Zelloberfläche. Der wissenschaftliche Name der bekanntesten Art lautet Paramecium caudatum. Der Artname bedeutet „geschwänzt“ und bezieht sich auf das zugespitzte Hinterende. Die frühen Mikroskopiker verglichen die Form mit einem Pantoffel.

Die Größe liegt laut Wikipedia bei 170 bis 330 Mikrometer, in der Regel bei 200 bis 300 Mikrometer. Eine Klett-Unterlage nennt „0,1 bis 0,3 mm“ und bezeichnet das Pantoffeltierchen damit als recht groß für einen Einzeller. Für Dich heißt das: Bei etwa 40-facher Vergrößerung ist es als Strich erkennbar, bei 100-facher lässt sich die Form erkennen. Eine Einordnung der Größen liefert auch der Artikel zur Mikroskop-Vergrößerung.

Bau der Zelle: Was steckt in einem Pantoffeltierchen?

Die Zelle ist von einer elastischen Haut (Pellicula) umgeben, die ihre Form hält. Darin steckt ein dichter Pelz aus Wimpern. Die Gattung trägt nach Angaben der Wikipedia etwa 10.000 davon. Sie schlagen nicht gleichzeitig, sondern in Wellen, wodurch das Tier gleichmäßig voranschwimmt und sich dabei um seine Längsachse dreht. Bei einem Hindernis kehrt sich der Wimpernschlag um, und das Tier schwimmt rückwärts. Diese Schreckreaktion lässt sich unter dem Mikroskop gut beobachten.

Zellmund und Nahrungsaufnahme

Seitlich liegt eine Vertiefung, das Mundfeld. Spezielle Wimpern strudeln Bakterien und kleine Einzeller dorthin, sie gelangen in den Zellmund und werden in einer Nahrungsvakuole eingeschlossen. Diese Bläschen wandern durch die Zelle, während die Nahrung verdaut wird. Unverdaubare Reste scheidet die Zelle am Zellafter aus. Im Heuaufguss findet das Pantoffeltierchen viele Bakterien, daher fühlt es sich dort wohl.

Pulsierende Vakuolen: Entwässerung im Süßwasser

Weil das Süßwasser weniger Salze enthält als die Zelle, strömt ständig Wasser ein. Zwei pulsierende (kontraktile) Vakuolen pumpen es nach außen, abwechselnd im Takt. Mit einem Strahlenkranz aus Kanälen sammeln sie das Wasser und geben es ab. Bei 400-facher Vergrößerung erkennst Du die beiden hellen Blasen am Vorder- und Hinterende, die langsam anschwellen und plötzlich verschwinden.

Großkern und Kleinkern

Pantoffeltierchen haben zwei verschiedene Zellkerne. Der Großkern (Makronukleus) steuert den Alltag der Zelle, den Stoffwechsel. Der Kleinkern (Mikronukleus) ist für die Fortpflanzung wichtig. Ohne Färbung sind beide schwer zu sehen. Mit einem Tropfen verdünnter Methylenblau-Lösung am Rand des Deckglases färbt sich der Großkern als dunkler Fleck an. Starke Farblösung schadet den Tieren, das ist für eine Beobachtung am lebenden Tier ein Kompromiss.

Fortpflanzung: Teilung und Konjugation

Meist vermehrt sich das Pantoffeltierchen ungeschlechtlich durch Querteilung. Zuerst teilt sich der Kleinkern, dann der Großkern, und anschließend schnürt sich die Zelle in der Mitte durch. Unter guten Bedingungen kann das laut Wikipedia bis zu siebenmal pro Tag geschehen. Deshalb sind Heuaufgüsse nach einigen Tagen so dicht besiedelt.

Gelegentlich tritt zusätzlich eine Konjugation auf: Zwei Tiere legen sich aneinander und tauschen Erbmaterial aus. Dabei entstehen keine zusätzlichen Individuen, die Zellen werden nur „aufgefrischt“. Ausgelöst wird das unter anderem durch sich verschlechternde Umweltbedingungen. In einer Zucht siehst Du dann Paare, die Seite an Seite liegen.

Wo findet man Pantoffeltierchen?

Pantoffeltierchen leben im Süßwasser und bevorzugen ruhiges, nährstoffreiches Wasser. Du findest sie in Tümpeln, Teichen, Gräben und Pfützen mit verrottenden Pflanzenteilen, wo viele Bakterien wachsen. In sauberem, klarem Bachwasser sind sie selten. Gute Fundorte sind der Rand eines Teichs mit faulendem Laub, Wasser aus einer Regentonne oder die Pfütze unter einem Baum.

• Probe nehmen: Fülle ein sauberes Glas am Teichrand und nimm etwas Bodenschlamm und Pflanzenreste mit.
• Nicht direkt mikroskopieren: Lasse die Probe zwei bis drei Tage offen stehen. Die Bakterien vermehren sich, und die Pantoffeltierchen folgen.
• Alternative: Wenn Du keinen Teich in der Nähe hast, setzt Du einen Aufguss an, wie im nächsten Abschnitt beschrieben.

Mehr zu Wasserproben allgemein und zu weiteren Lebewesen findest Du im Artikel Wasser unter dem Mikroskop.

Zucht: Pantoffeltierchen im Heuaufguss

Der einfachste Weg zu Pantoffeltierchen ist der Heuaufguss. Du übergießt Heu mit Wasser und lässt den Ansatz stehen. Die Bakterien vermehren sich, und aus Sporen und Dauerstadien im Heu entwickeln sich Einzeller. Laut Wikipedia gelingt das Pantoffeltierchen im Aufguss nur mit natürlichem Wasser, etwa aus einem Teich. Leitungswasser führt zu deutlich geringerer Vielfalt. Die ausführliche Anleitung mit Zeitverlauf steht im Artikel Heuaufguss ansetzen.

Kurzfassung der Zucht:

1. Ein sauberes Glas mit einer Handvoll Heu füllen.
2. Mit abgestandenem Regen- oder Teichwasser aufgießen und leicht abdecken.
3. Bei Zimmertemperatur hell, aber ohne direkte Sonne aufstellen.
4. Nach etwa einer Woche aus der Nähe der Kahmhaut eine Probe entnehmen.

Pantoffeltierchen unter dem Mikroskop beobachten

Für die Beobachtung brauchst Du ein Durchlicht-Mikroskop, Objektträger, Deckgläser und eine Pipette. Passendes Zubehör zeigen die Bestenlisten Objektträger und Präparate-Sets. Wie Du ein Frischpräparat herstellst, erklärt der Artikel Präparat herstellen.

Welche Vergrößerung ist richtig?

Beginne bei 40-fach. Dort findest Du die Tiere am schnellsten, weil das Sehfeld groß ist. Zum Beobachten von Wimpernschlag, Vakuolen und Zellmund schaltest Du auf 100- bis 400-fach. Bei 400-fach lässt sich auch der Großkern erkennen, wenn Du gefärbt hast. Mehr als 400-fach bringt für diese Zellen mit Schulgeräten wenig, die Vergrößerung wird dann leer.

Wie bremst man die Bewegung?

Ein Pantoffeltierchen schwimmt laut Wikipedia 1 bis 1,4 Millimeter pro Sekunde. Bei einer Körperlänge von rund 0,25 Millimetern sind das mehrere Körperlängen pro Sekunde. Bei 400-facher Vergrößerung rast es durch das Sehfeld. Diese Möglichkeiten gibt es:

• Wattefasern: Lege einige Fasern aus Watte oder Papiertaschentuch in den Tropfen, bevor Du das Deckglas aufsetzt. Die Tiere verfangen sich in dem Geflecht und schwimmen langsamer.
• Methylcellulose: Gib einen kleinen Tropfen Methylcelluloselösung aus dem Lehrmittelhandel zu. Sie macht das Wasser zähflüssig. Sie ist für Schulbedarf üblich, die Konzentration muss niedrig bleiben.
• Wenig Wasser: Sauge mit einem Streifen Filterpapier am Rand des Deckglases vorsichtig Wasser ab. Der Raum wird enger, und die Tiere werden gebremst.
• Warten: Nach einigen Minuten sind viele Tiere im engen Raum unter dem Deckglas ruhiger, dann lassen sie sich gut beobachten.

Was Du sehen kannst

• Die Form eines Pantoffels mit zugespitztem Hinterende
• Den feinen Wimpernsaum am Rand, besonders bei abgebremsten Tieren
• Die beiden pulsierenden Vakuolen als helle Bläschen
• Nahrungsvakuolen als runde Einschlüsse im Innern
• Die Schreckreaktion beim Berühren eines Hindernisses

Für eine kontrastreiche Darstellung hilft die Einstellung der Aperturblende: Etwas enger gestellt, treten die durchsichtigen Strukturen deutlicher hervor. Ungefärbte Einzeller haben wenig Eigenkontrast. Fortgeschrittene nutzen auch Dunkelfeld oder Phasenkontrast, um sie ohne Färbung sichtbar zu machen.

Pantoffeltierchen zeichnen und beschriften

In der Schule sollst Du das Pantoffeltierchen meist in Draufsicht zeichnen. Zeichne zuerst den Umriss, dann die inneren Strukturen und beschrifte mit Linien, die sich nicht kreuzen. Hinweise zur Technik findest Du im Artikel Mikroskop zeichnen. Eine übliche Beschriftung nummeriert die Teile so:

1. Wimpern (Zilien) – Fortbewegung und Nahrungsstrudel
2. Pellicula (Zellhaut) – elastische Hülle
3. Zellplasma – Grundsubstanz der Zelle
4. Großkern (Makronukleus) – steuert den Stoffwechsel
5. Kleinkern (Mikronukleus) – wichtig für die Fortpflanzung
6. Pulsierende Vakuole (vorn und hinten) – Wasserhaushalt
7. Mundfeld – Einstrudelstelle für die Nahrung
8. Zellmund – Aufnahme in die Zelle
9. Nahrungsvakuole – Verdauungsbläschen
10. Zellafter – Ausscheidung unverdaulicher Reste

Schreibe in die Unterschrift Namen, Vergrößerung und Datum, zum Beispiel „Paramecium caudatum, 400-fach“. Die Vergrößerung berechnest Du aus Objektiv mal Okular, wie im Artikel Aufbau eines Mikroskops erklärt.

Pantoffeltierchen und andere Einzeller im Vergleich

In einer Probe aus dem Heuaufguss schwimmen selten nur Pantoffeltierchen. Laut Wikipedia kommen dort unter anderem Amöben, Glockentierchen, Sonnentierchen, Heutierchen und Augentierchen vor. Damit Du sie unterscheiden kannst, hilft ein Blick auf die Fortbewegung und die Form.

So erkennst Du schnell, ob Du ein Pantoffeltierchen vor Dir hast. Es ist größer als die meisten anderen Einzeller im Aufguss und schwimmt auffällig zielstrebig. Wer die Einzeller später gezielt vergleichen will, kann ein Dauerpräparat nutzen. Eine Auswahl zeigt die Bestenliste Präparate-Sets.

Warum das Pantoffeltierchen im Unterricht so beliebt ist

Das Pantoffeltierchen zeigt an einer einzigen Zelle fast alle Lebensfunktionen: Bewegung, Nahrungsaufnahme, Verdauung, Ausscheidung, Wasserhaushalt, Reizbarkeit und Fortpflanzung. Diese Vielfalt macht es zu einem Standardobjekt im Biologieunterricht der Mittelstufe. Zusätzlich ist es robust, wächst in der Zucht schnell und ist in Wasserproben leicht zu finden. Du siehst Leben in Aktion, und das motiviert mehr als ein starres Fertigpräparat.

Wer weitere Einsteigerobjekte sucht, findet Ideen im Hub Mikroskopieren, etwa Zwiebelhaut oder Mundschleimhaut.

Häufige Probleme bei der Beobachtung