Wie alles begann

Es sind nicht nur die Tiere in ihren Gehegen und die Nähe zu ihnen, die mich faszinieren, es ist auch die Erkenntnis wie unglaublich vielfältig die Natur ist. Tausende Arten von Pflanzen und Tieren, die sich in ihrer langen Evolution den jeweiligen Lebensräumen perfekt angepasst haben und in einem ökologischen Gleichgewicht zueinanderstehen, dessen Vollkommenheit einem schier den Atem raubt. Und natürlich stellt man sich die Frage: wie hat sich das alles entwickelt?

In den beiden Beiträgen zum Thema „System im Tierreich“ bin ich bereits auf die Einteilung aller Lebewesen in bestimmte Kategorien eingegangen. Säugetiere werden wie folgt eingeteilt:

Stamm	Chordatiere
Unterstamm	Wirbeltiere
Reihe	Tetrapoden	Wirbeltiere mit 4 Gliedmaßen -Landwirbeltiere
ohne Rang	Amnioten	Können sich außerhalb von Gewässern fortpflanzen
ohne Rang	Synapsiden	Merkmal ist ein einzelnes Schädelfenster in der hinteren Schädelseitenwand
Klasse	Säugetiere	Neugeborene werden über Milchdrüsen ernährt

Welche Tiere gehören also nun in diese Klasse und wie definieren sie sich als Säugetiere. Die Systematik setzt sich wie folgt fort:

3 Unterklassen

Ursäuger, Beuteltiere, höhere Säugetiere oder Plazentatiere

z.B. Schnabeltier, z.B. Koala, Känguru   Embryo wird über die Plazenta im Mutterleib ernährt

Folgende Kennzeichen sind typisch für Säugetiere:

• Fell,
• Geruchs- und Gehörsinn (Gehörknöchelchen) ist hochentwickelt,
• Leistungsfähige Gehirne, schneller Verstand (Neokortex),
• lebendgebärend,
• Warmblütiger Stoffwechsel,
• Spezialisierte Zahnreihen,
• Milchdrüsen

Werfen wir zunächst einen Blick auf die drei oben beschriebenen Unterklassen der Säugetiere: Sie alle drei weisen Gemeinsamkeiten auf die sie unzweifelhaft zu Säugetieren machen. Kloakentiere werden heute nur noch durch zwei rezente Arten repräsentiert, die Schnabeltiere und den Ameisen- oder Schnabeligel. Beide Tiere legen Eier, während der Schnabeltier die Eier in einer Höhle bebrütet, haben die weiblichen Ameisenigel einen Brutbeutel in den die Eier gelangen. Beide ernähren die Schlüpflinge über ein Milchdrüsenfeld, da sie keine Zitzen haben.

Der Nachwuchs der Beuteltiere wird lebend geboren und gelangt über einen Geburtskanal und mit viel Kraftanstrengung in den Beutel bzw. an die Zitzen der Mutter, wo er sich fertig entwickelt.

Bei allen Gemeinsamkeiten mit den höheren Säugetieren, die die beiden Tiergruppen aufweisen und die sie letztendlich in der Klasse der Säugetiere vereint, fehlt ihnen ein wichtiges Detail – die Plazenta. Ein Wunderwerk der Natur, das die Plazentatiere in die Lage versetzt, den Embryo (ab der 9. Schwangerschaftswoche Fötus) im Mutterleib zu entwickeln und zu ernähren.

Das tierische Leben begann im Wasser, daher war der nächste Schritt den die Evolution ging, das Leben unabhängig vom Wasser zu ermöglichen. Dazu war nicht nur eine Änderung des Skeletts nötig. Die erste Gruppe der „Vierfüßler“ oder Tetrapoden waren Amphibien. Um von Gewässern unabhängig zu werden, war ein weiterer Schritt erforderlich. Die Fortpflanzung musste neue Wege gehen. So entwickelten sich Eier, die mit einer festen Schale, einer Membran (Schutz vor Austrocknung) und einem Dotter die Entwicklung des Nachwuchses außerhalb des Wassers ermöglichten. Diese ersten Landwirbeltiere werden Amnioten genannt. Schaut man sich die biologische Systematik an wird auffallen, dass heute als Landwirbeltiere (Vierfüßler) auch Amphibien, Reptilien (auch Schlangen), Vögel oder Robben und Wale als Tetrapoden eingeteilt werden. Es hat schlicht damit zu tun, dass einige Gruppen im Lauf der Evolution Gliedmaßen zurückgebildet haben (die Schwingen von Vögeln) oder sogar vom Land ins Wasser zurückkehrten. Aber zunächst waren im Zeitalter Devon die ersten Landgänger Amphibien und die Vorgänger der Reptilien.

Der nächste Schritt zum Säugetier konnte nun getan werden. Mit dem Landgang war es den Tieren möglich, neue Lebensräume zu erobern und neue Nahrungsressourcen zu erschließen. Wir sind nun in der Periode des Perms vor etwa 325 Mio. Jahren. Amnioten spalteten sich in zwei Linien auf. Einerseits in Synapsiden, die sich zu Säugetieren entwickelten, und Diapsiden, aus denen die heutigen Reptilien und Vögel hervorgingen. Es stellt sich die Frage, was war der entscheidende Clou, der eine so unterschiedliche Entwicklung begünstigte? Es war eigentlich eine Kleinigkeit, aber mit großer Tragweite. Ein einzelnes Schädelfenster in der hinteren Schädelseitenwand, während die Diapsiden deren zwei hatten. Vorteil von nur einem Schädelfenster war, dass Platz geschaffen wurde für eine größere Kiefermuskulatur, was wiederum zur Folge hatte, dass Gebiss und Gehirn zukünftig modifiziert werden konnten. Trotzdem waren die Synapsiden in ihrer Frühform Reptilien, die im Aussehen und vielleicht auch im Verhalten diesen sehr ähnlich waren. Eine dieser Frühformen waren die Pelycosaurier und einer ihrer wichtigen Vertreter Dimetrodon.

Dimetrodon brachte die Weiterentwicklung zum Säuger so richtig in Schwung. Er verfügte als Fleischfresser über zwei unterschiedlich geformte Zahnreihen, was als eine erste Stufe in der Entwicklung eines Säugetiergebisses gesehen wird. Nachfolger der Pelycosaurier waren vor etwa 275 Mio. Jahren Therapsiden. Sie entwickelten zahlreiche Neuerungen, die sie in die Lage versetzten, ihre Körpertemperatur zu regeln. Die Beine wanderten unter den Körper, was die Beweglichkeit enorm erhöhte. Weitere Modifikationen betrafen Gebiss und Schläfen. Diese Therapsiden waren immer noch keine Säugetiere, entwickelten aber einige deren typischen Kennzeichen. Etwa 400 Gattungen dieser Gruppe sind heute bekannt, die meisten starben mit dem Ende des Perms und Beginn der Trias aus. Verantwortlich dafür war das dritte große Massenaussterben zu dieser Zeit, verursacht von einem massiven Klimawandel. Man schätzt, dass 70-90% aller Tier- und Pflanzenarten dem Massensterben zum Opfer fielen. Eine Gruppe der Therapsiden überlebte und passte sich im Lauf der Trias an die neuen Lebensbedingungen perfekt an. Es waren die bereits vor 270 Mio. Jahren lebenden Cynodontier, die bis zum Erscheinen der Dinosaurier mit einer großen Artenvielfalt zur dominierenden Tiergruppe wurden. Aber auch sie waren keine echten Säugetiere. Sie hatten noch Reptilienkiefer, aber mit der Zeit entwickelten sich ein besonderes Kieferngelenk, das nicht nur für Bisskraft und Kautechnik, sondern auch für die Weiterentwicklung des Gehörs wichtig war. So wurde von Chinesischen Paläontologen ein Schädel gefunden der nur 12mm lang war, aber zum ersten Mal über die revolutionäre Neuerung des Gehörs verfügte. Kiefer und Mittelohr waren getrennt und die drei Ohrknöchelchen (Hammer Ambos u. Steigbügel nachweisbar. Das Tier erhielt den Namen Hadrocodium wui, es lebte vor ca. 195 Mio. Jahren.

Auf einem vergrößerten und stabilen Kiefergelenk konnte nun ein Gebiss entwickelt werden wie wir es heute kennen. Die wichtigste Neuerung waren die Backenzähne (Molaren), die mit ihren Höckern und der Passgenauigkeit von Ober– und Unterkiefer dafür sorgten, dass jede Art von Nahrung zerkleinert werden konnte. Haramiyiden und die sich wahrscheinlich daraus entwickelnden Multituberculata (235 bis 40 Mio. Jahre) und Docodontier (165 bis 70 Mio. Jahre) waren die ersten, die über diese modernen Gebisse verfügten. Aufgrund der großen Ähnlichkeit von Kiefer und Gebiss mit modernen Säugetieren, werden sie als Seitenzweig bzw. in eine Gruppe der Säugetierartigen gezählt. Allerdings wurden sie im Eozän bzw. zum Ende der Kreidezeit von den modernen Säugetieren verdrängt und starben aus.

Dass alle diese Tiere solch erstaunliche Entwicklungen machen konnten lag auch an einer evolutionären „Neuentwicklung“ bei den Pflanzen, denn ab dem Übergang von Oberjura (160 Mio Jahre) zur Unterkreide (140 Mio. Jahre) traten die Angiospermen (Bedecktsamer oder Blütenpflanzen) aus dem Schatten der bis dahin vorherrschenden Pflanzen (Nacktsamer = Kiefer, Farne etc.). Nun gab es schmackhafte und nährstoffreiche Früchte, Triebe, Blüten und andere Pflanzenteile. Als Folge davon erweiterte eine Vielzahl neuer Insekten zusätzlich das Nahrungsangebot.

Bild oben: eines meiner Lieblingssäugetiere – Max.
Die Bilder der 1. Galerie entstanden im Zoos Heidelberg u. Duisburg, Hessisches Landesmuseum Darmstadt, Naturkundemuseum Schloss Rosenheim Stuttgart. Die Bilder der 2. Galerie Senckenberg Museum Frankfurt, Staatliches Museum für Naturkunde Karlsruhe u. Museum am Löwentor Stuttgart.

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Apokalypse und Triumph des Lebens

Das Erscheinen der Dinosaurier. Nach den Massenaussterben im Obertrias (235 – 208 Mio Jahren) gefolgt von der Krisenzeit an der Trias/Jura Grenze konnten Dinosaurier die ökologischen Nischen, die ihre Vorgänger und viele der ersten Synapsiden hinterließen, besetzen. Das taten sie auch, wie man weiß, sehr erfolgreich. Sie bildeten unfassbar viele, teils riesige Formen und Arten und beherrschten die damalige Welt. Die langsam auseinander triftende Pangäa verteilte sie auf die neu entstandenen Kontinente, wo sie weiterhin dominierend und erfolgreich blieben, bis vor 66 Mio. Jahren.

Und was geschah mit den Säugetieren bzw. deren Vorläufer die ich bereits oben beschrieben habe? Die Zauberworte hießen Anpassung und Liliput-Effekt. Die angehenden Säugetiere schrumpften auf die Größe von Mäusen oder Murmeltieren. Sie mussten einfach verschwinden können, um ihren zahlreichen Fressfeinden zu entgehen. Das bedeutete auch Unterschlupf in Höhlen oder Bäumen und Nachtaktivität. Und nun wird uns auch klar, warum viele dieser evolutionären Anpassungen erforderlich waren. Das Fell und ein selbst zu regulierender Wärmehaushalt waren gut für ein Leben untertage und bei nächtlichen Streifzügen. Die Entwicklung von Milchdrüsen entband die Elterntiere vom Herbeischaffen der Nahrung (man denke an Vögel) und der Nachwuchs war sicher in Bruthöhlen untergebracht. Die Entwicklung der Gebisse eröffnete neue Nahrungsressourcen und ein empfindliches Gehör war überlebenswichtig, wenn Dinosaurier in allen Größen und Formen um einem herumstapften oder flogen.

Nun wirst Du liebe Leserin, lieber Leser sagen: Ja aber… die Entwicklung der Säugetiermerkmale hat ja schon weit vor dem Erscheinen der Dinosaurier begonnen!“ Und das stimmt natürlich. Es waren für alle Lebewesen seit dem Landgang sehr schwierige Bedingungen die sie vorfanden und schon in der Anfangszeit galt es, seinen Platz in der sich ständig verändernden Welt zu finden und zu behaupten. Tatsache aus meiner Sicht ist jedoch, dass das Auftreten der Dinosaurier und ihre Vorherrschaft der Evolution der Säugetiere einen gewaltigen Schub versetzt hat.

Ob es jemals unter diesen Gegebenheiten Primaten oder Homo sapiens gegeben hätte? Wir wissen es nicht, aber ein Ereignis vor 66 Millionen Jahren bedeutete Ende und gleichzeitig Neuanfang für die meisten Lebewesen auf unserem Planeten. Ein Asteroid (oder Komet) mit einem Durchmesser von etwa 14 km raste auf die Erde zu und schoss nicht links oder rechts vorbei (die Wahrscheinlichkeit war bestimmt hoch) nein, er schlug auf der Erde ein, in einem Gebiet das wir heute die Halbinsel Yucatán in Mexiko nennen und die zu dieser Zeit im tropischen Flachwasser lag. Die Folgen waren verheerend. Die Masse die dort einschlug entsprach in etwa der Masse des heutigen Mount Everest. Der Krater* den er schlug war etwa 40 km tief und 180 km breit. Im Umkreis von 1000 km erstarb jegliches Leben, verursacht durch die gewaltige Explosion, die Energie in Form von Hitze, Licht und einer enormen Druckwelle freisetze. Selbst im Umkreis von 2500 km kämpfte alles Lebende mit Erdbeben, orkanartigen Stürmen und wurde mit einem Hagel aus glühendem Gestein überzogen. Der Ruß der Brände und der in die Atmosphäre geschleuderte Sand ergaben einen tödlichen Cocktail, der durch die Luftzirkulation über die Stratosphäre verteilt wurde. Die Folge – ein nuklearer Winter, Dunkelheit, die wohl mehrere Jahre anhielt. Allerdings war dies noch nicht das Ende der Katastrophe. Eine durch tektonische Schockwellen erhöhte Vulkantätigkeit im Bereich des heutigen Indiens sorgte für sauren Regen und vergiftete zusätzlich Land und Ozeane. Und als wäre das nicht genug, hatte der Einschlag eine sogenannte Karbonatplattform getroffen, die in der Folge verdampfte und Kohlendioxid in großen Mengen in die Atmosphäre entließ. So wurde der nukleare Winter nach einigen Jahren von einer durch das Treibhausgas verursachten Erderwärmung abgelöst.

Geschätzte 75% aller Arten starben aus. Dinosaurier und alle großen Reptilien verschwanden und im nun anbrechenden Paläozän mussten komplett neue Ökosysteme entstehen. Wobei die Erholung in der südlichen Hemisphäre deutlich schneller voranschritt als auf der Nordhalbkugel. Zu Beginn des Zeitalters hatte Gondwana sich bereits vom Nordteil getrennt. Australien, Südamerika und Antarktika waren noch verbunden, während Afrika und Indien bereits weiter nördlich lagen und ebenfalls noch miteinander verbunden waren. Das nördlich gelegene Laurasia mit Nordamerika, Grönland und Europa bildete noch eine Einheit Nordamerika hatte mit Ostasien Kontakt. Es entwickelten sich viele neue Säugetierarten, manche mit abenteuerlichem Aussehen, teils riesig groß und schwer.

Gegen Ende des Paläozäns verursachte eine gestiegene Vulkantätigkeit, Magmaaustritte im Meer (z.B. bei Island) die Trennung Europas von Grönland und Nordamerika. Als weitere Folge kam es zu einem erhöhten CO2 Ausstoß der zu einer Erderwärmung von 5°-8°C führte. Dieses Phänomen wird Paläozän/Eozän-Temperaturmaximum (PETM) genannt und dauerte etwa 170.000 bis 200.000 Jahre. Die Folgen kann man sich vorstellen, der zwar kurze aber heftige Klimawandel verursachte erneut den Zusammenbruch der Ökosysteme. Die Tiere reagierten mit einer erneuten Verzwergung aufgrund des Nahrungsmangels, große Tiere hatten keine Chance. Viele Gattungen starben aus.

Trotz dieses schwierigen Starts wurde das Eozän zu einem Meilenstein in der Entwicklung der Säugetiere. Der Name leitet sich von der griechischen Göttin Eos, der Göttin der Morgenröte ab und es wurde tatsächlich ein Neubeginn. Viele der „modernen“ Plazentatiergruppen entstanden, wie Nagetiere, erste Primaten und Paarhufer. Eine der unglaublichsten Anpassungen die die Evolution hervorgebracht hat möchte ich herausgreifen. Es begann mit einem Paarhufer namens Indihyus vor etwa 48 Mio. Jahren in Indien, das zu dieser Zeit noch eine Insel, auf dem Weg nach Asien war.

Indohyus major, ein pflanzenfressender Wal-Vorfahr aus dem Mittelen-Eozän von Kaschmir, Bleistiftzeichnung, digitale Färbung von Nobu Tamura (http://spinops.blogspot.com)

Das Tierchen war etwa so groß wie ein Waschbär, mit einem schlanken Körperbau und dünnen Beinen. Es zog sich bei Gefahr oder zum Fressen ins Wasser zurück. Der Paläontologe Hans Thewissen stellte 2007 anhand eines Skelettfundes die Verwandtschaft mit Walen (und den entfernt verwandten Nilpferden) fest. Die Besonderheit war im Ohr zu finden. Die sogenannte Paukenblase ist bei Walen geformt wie eine Meerschnecke und hart wie Stein. Eine anatomische Gemeinsamkeit dieser beiden so unterschiedlichen Spezies. Im Lauf der Millionen Jahre passten sich die Übergangsformen immer mehr dem Leben im Wasser an, Beine wurden nach und nach zu Flossen. Geschuldet war der Wechsel vom Land zum Wasser wahrscheinlich den dramatischen klimatischen Änderungen der folgenden Zeitalter. Und befreit von allen „Gewichtsproblemen“ konnten die Tiere wachsen und ihre Körper dem Auftrieb des Wassers überlassen.

Dem Eozän (Dauer 22 Ma) folgten Oligozän (10,6 Ma), Miozän (17 Ma), Pliozän (2,7 Ma) und Pleistozän, das vor 2,8 Ma begann und vor 11.650 Jahren in das heutige, noch andauernde Holozän überging. Wir sprechen also von 56 Millionen Jahren in denen Klimaänderungen den Planeten ständig neu formten und die Evolution von Fauna und Flora ständig fortschritt, um das Leben den jeweiligen Gegebenheiten bestmöglich anzupassen. Warmzeiten und Kaltzeiten wechselten sich ab. Die Megafauna mit Mammuts, Riesenhirschen oder gigantischen Faultieren kam und verschwand und es entstand, was wir heute moderne Säugetiere nennen.

Das Ende: Es wird kein Ende geben. In fast viereinhalb Milliarden Jahren hat die Natur mit der Evolution mehrfach gezeigt wozu sie fähig ist. Ob das 6. Massensterben nun von Meteoreinschlägen, Vulkanausbrüchen oder wahrscheinlich vom Menschen ausgelöst wird, ist dabei egal. Und wir, die Überlebenskünstler, die Klugen, die Krone? Ich stelle mir mal folgendes vor: Gott blickt auf die Erde, schüttelt den Kopf und sagt: „Was ich in 7 Tagen erschaffen habe, habt ihr in Minuten ausgelöscht. Euch ist nicht mehr zu helfen.“ Für weniger bibelfeste unter Euch folgendes Bild: Wir sägen auf dem Ast auf dem wir sitzen und weil wir ja alles erreichen, schaffen wir es natürlich ihn durchzusägen. Dumm und… Schade eigentlich.

*Chicxulub-Krater
Info zur Zeittafel: mya – million years ago / Millionen Jahre her
ma – „megaanum“ steht für eine Zeitspanne von 1 Million Jahren.

Bild ganz oben: Messeler Urpferdchen gefunden in der Grube Messel bei Darmstadt
Bei meinen Recherchen war mir das Buch von Steve Brusatte „Eine neue Geschichte der Säugetiere“ sehr hilfreich.

Für uns Besserwisser:
Die geochronologischenn Hierarchieebenen einer Zeittafel lauten:
Äon – von griech. für „Ewigkeit“
Ära – mittellat. „Zeitalter“
Periode griech. „sich wiederholender Abschnitt“
Epoche griech. für „Haltepunkt“
Alter