Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft: die Wunder der Evolution
Das Leben auf der Erde entstand vor rund 3,8 Milliarden Jahren. Die ersten lebenden Organismen? Einfache Bakterien, die sich im Wasser entwickelten. Im Laufe der Zeit vervielfachten und diversifizierten sich diese Organismen. Einige verließen die Ozeane und gingen an Land. Ein Teil von ihnen eroberte schließlich sogar den Himmel. Und heute sind es Millionen von Arten und Milliarden von Individuen, die unseren Planeten bevölkern. Im Laufe ihrer Evolution haben diese Arten jedoch viele Veränderungen durchgemacht. Manche dieser Veränderungen traten langsam, über mehrere Generationen ein. Andere erfolgten abrupt infolge von Massenaussterben, wie jenes, das die Dinosaurier (Vögel ausgenommen) ausgelöscht hat. Zoom auf einige Schlüsselmomente der Evolutionsgeschichte.
Die seltsamen Tiere des Kambriums
Lebewesen, die vor dieser Zeit lebten, haben nur wenige Spuren hinterlassen: Da die meisten einen weichen Körper hatten, versteinerten sie nur selten. Doch im Kambrium, vor etwa 540 bis 490 Millionen Jahren, entwickelten sich Tiere mit teilweise mineralisierten Körperteilen. Außenskelett, Panzer, Stacheln, Platten, Scheren … Diese harten Teile dienen Beutetieren zum Schutz und Raubtieren als Waffen. Außerdem dienen sie den Tieren als tragendes Gerüst und Befestigung für ihre Muskeln.
Wie der Burgess-Schiefer (Kanada) belegt, hat sich die kambrische Tierwelt sehr schnell entwickelt und dabei sehr breit aufgefächert (daher der Ausdruck „kambrische Explosion“). Die Fossilien an dieser Fundstelle sind ca. 505 Millionen Jahre alt und so gut erhalten, dass man bei einigen sogar die Weichteile erkennen kann, was nur sehr selten vorkommt.
Hier: Marella splendens (bis zu 20 mm lang)
Fünf Augen, 24 Beine, reihenweise Dornen, ein Schutzpanzer aus kleinen Platten … Die seltsamen fossilen Kreaturen, die im Burgess-Schiefer (Kanada) entdeckt wurden, scheinen einer Fantasiewelt entsprungen zu sein. Unser Modellbauer hat fünf Monate lang an der minutiösen Rekonstruktion von fünf dieser wundersamen Tiere gearbeitet.
Hier: Aysheaia pedunculata (1–6 cm lang)
Mit über 15.000 dokumentierten Exemplaren ist Marrella splendens die häufigste Art im Burgess-Schiefer. Es handelt sich um einen kleinen, primitiven Gliederfüßer (Meeresanthropode), der nur eine Länge von knapp 20 mm erreichte. Auffallend ist sein Kopfschild mit den vier nach hinten gebogenen Spitzen
Hallucigenia sparsa ist wahrscheinlich eines der merkwürdigsten Fossile von Burgess und am schwierigsten zu bestimmen. Der Körper dieses Tieres ist lang und weich und mit sieben Stachelpaaren und mehreren Tentakeln besetzt (große am vermeintlich hinteren Ende und kleine am vorderen Ende). Es konnte bis zu 3 cm lang werden.
Trilobiten sind die vielfältigste Klasse fossiler Meeresarthropoden: Es gibt über 18.000 beschriebene Arten. Diese verschiedenen Arten besetzten große Gebiete und lösten einander rasch ab. Das macht sie zu guten Leitfossilien für die Altersbestimmung. Denn wenn zwei geografisch weit auseinander liegende geologische Schichten die gleiche Trilobitenart enthalten, kann man sagen, dass sich diese Schichten zur gleichen Zeit gebildet haben.
Dieser Trilobit, wahrscheinlich ein Gerospina schachti, ist relativ klein (38 mm), aber einige Arten wurden bis zu 70 cm lang.
In den wimmelnden Gewässern des Devon
Vor 416 bis 359 Millionen Jahren ist ein Großteil unseres Planeten mit einem riesigen Ozean bedeckt. In den flachen und recht warmen Meeren, die an die Landmassen grenzen, leben Trilobiten, Krustentiere, Schnecken, Quallen und viele andere Lebewesen. Die kieferlosen Panzerfische des frühen Devons werden allmählich durch Kieferfische ersetzt, die sich nicht mehr mit weicher Nahrung oder Plankton begnügen, sondern aktiv auf die Jagd gehen.
Dunkleosteus gehört zu den größten Panzerfischen (Placodermi), die jemals in unseren Ozeanen gelebt haben. Tatsächliche Größe des Schädels: ca. 110 cm lang und 60 cm hoch und breit.
Panzerfische waren die ersten Fische mit Kiefern. Diese Kiefer waren mächtig und hatten keine Zähne, sondern scharfe Knochenklingen, die sie zu gefürchteten Raubtieren machten. Wie man an diesem Bothriolepis canadensis sieht, war der vordere Teil ihres Körpers durch einen Panzer aus Knochenplatten geschützt. Die letzten ihrer Art verschwanden gegen Ende des Devon, ohne Nachkommen zu hinterlassen.Tatsächliche Größe: 16,5 cm hoch
Acanthostega gunnari stammt aus dem späten Devon und war ein primitiver, im Wasser lebender Vierbeiner. Seine Gliedmaßen ähneln eher Beinen als Flossen, aber seine Gelenke sind zu steif, um angewinkelt zu werden und können den Körper noch nicht außerhalb des Wassers tragen.
Tatsächliche Größe: 11,5 cm lang
In den Wäldern des Karbons
Bereits vor dem Devon besiedelten winzige Pflanzen die Ufer. Mit dem Auftreten von Sporen und später von Samen eroberten sie das Landesinnere. Dank der Entwicklung von Blättern, Nadeln, Holz und Wurzeln im späten Devon werden sie immer größer. Im Karbon (vor 359 bis 299 Millionen Jahren) ist das Klima – zumindest anfangs – warm und feucht und hat keine ausgeprägten Jahreszeiten, was die Zunahme der Artenvielfalt begünstigt. Sumpfgebiete und üppige Wälder beherbergen zahlreiche Insekten, Spinnen, Skorpione, Eurypteriden, Tausendfüßler, Schnecken, Nacktschnecken sowie die ersten landlebenden Vierbeiner.
Riesenbärlapp, Schachtelhalm, Baumfarne, Samenfarne, Nadelbäume … Diesen Pflanzen verdankt das Karbon seinen Namen. Anstatt wie heute von lithophagen Bakterien, Pilzen und Insekten zersetzt zu werden, lagerten sich all diese Pflanzen ab und verwandelten sich im Laufe der Zeit in Kohle. Dies ist der Abdruck eines Stammes des Bärlappgewächses Sigillaria ovata. Tatsächliche Größe: 60 cm lang
Die Temnospondyli gehören zu den ersten Vierbeinern, die außerhalb des Wassers leben konnten. Aber diese riesigen Amphibien sind wahrscheinlich immer noch stark an Gewässer gebunden, schon allein für die Eiablage. Die meisten haben einen ziemlich großen, breiten und abgeflachten Schädel. Der Schädel von Archegosaurus decheni ist jedoch nur 28 cm lang und endet in einem langen, dünnen Maul, was darauf hindeutet, dass er sich von kleinen Fischen ernährte.
Die Ozeane des Karbons waren unter anderem von Seesternen, Schnecken, Seeigeln, Kopffüßern mit schneckenhausförmigen Außenschalen (Goniatiten und Nautiloiden) und Haien bevölkert. Die Panzerfische (Placodermi) und die meisten Sarcopterygii („Fleischflosser“, von denen Vierbeiner wie Amphibien, Reptilien, Säugetiere, Dinosaurier und Vögel abstammen) verschwanden und machten Platz für Actinopterygii („Strahlenflosser“) wie diesen etwa 30 cm langen Benedenius deneensis.
In den Meeren des Jura
Am Ende des Perms bildeten alle Landmassen einen einzigen Urkontinent, Pangäa genannt, der vom weltumspannenden Ozean Panthalassa umgeben war. Doch während der Jurazeit (vor 203 bis 135 Millionen Jahren) zerbrach Pangäa. Das war nicht nur die Geburtsstunde des Atlantischen Ozeans, es entstanden auch viele flache, warme Meere. In ihnen tummelten sich unter anderem Korallen, Muscheln, Belemniten, Ammoniten, Krustentiere, Fische, Plesiosaurier und Ichthyosaurier.
Seelilien (Crinoidea) sind Stachelhäuter wie Seesterne und Seeigel. Sie bestehen aus einem Stiel aus Kalk, der in flexiblen Armen endet, die im Wasser schwebende Algen, Einzeller, kleine Krustentiere und Larven von Wirbellosen auffangen. Die fossilen Arten wie diese Seirocrinus subangularis waren sehr zahlreich und bildeten regelrechte „Wiesen“ auf dem Meeresboden. Sie traten im Kambrium auf und waren während des größten Massenaussterbens, das die Erde je erlebt hat, stark betroffen. Denn am Ende des Perms, vor etwa 250 Millionen Jahren, starben fast 95 % der Meeresarten und 70 % der Landarten aus. Tatsächliche Größe: ca. 3 x 2 m
Mit ihrem spindelförmigen, delfinartigen Körper, den vier paddelähnlichen Beinen und dem zu einer Flosse umgebildeten Schwanz gehören Ichthyosaurier wie dieser Stenopterygius longifrons zu den am besten an die Meeresumwelt angepassten Reptilien. Sie sind neben den Plesiosauriern die größten Raubtiere in den Meeren der Jurazeit. Tatsächliche Größe des Schädels: 40 cm lang
The diversification of mammals in the Eocene period
Die ersten Säugetiere traten am Ende der Trias vor fast 225 Millionen Jahren auf, zur gleichen Zeit wie die Dinosaurier. Sie überlebten das Massenaussterben am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren (damals starben über 60 % der Tier- und Pflanzenarten aus) und entwickelten sich weiter: Die ersten modernen Säugetiere entstanden während des Eozäns (vor 55 bis 34 Millionen Jahren).
Zu Beginn dieser Periode erwärmt sich die Erde stark: etwa 10 °C über der heutigen Durchschnittstemperatur! Und wie die Fauna von Messel zeigt, werden die primitiven Arten allmählich durch moderne Formen ersetzt, die anpassungs- und konkurrenzfähiger sind.
Die Grube Messel in der Nähe von Frankfurt in Deutschland ist eine einzigartige Fossillagerstätte. Sie ist 47 Millionen Jahre alt und berühmt für Qualität, Reichtum und Vielfalt ihrer fossilen Fauna: Insekten, Frösche, Krokodile, Schlangen, Eidechsen, Schildkröten, Vögel sowie zahlreiche Säugetiere. Dieser Fundort zeigt den Übergang von der primitiven zur modernen Fauna auf eindrucksvolle Weise. Während Schlangen und Echsen eher primitiv anmuten, weisen einige Säugetiere (insbesondere die Fledermäuse) bereits modernere Merkmale auf.
Die Fledermäuse aus Messel sehen ihren heutigen Verwandten bis auf das System zur Echoortung, das sie womöglich noch nicht besaßen, schon sehr ähnlich. Hier: Palaeochiropteryx sp. (tatsächliche Größe: 7 cm hoch).
Kopidodon macrognathus war ein kleines, auf Bäumen lebendes, pflanzenfressendes Säugetier, dessen Linie ausgestorben ist. Wie die heutigen Eichhörnchen hatte es einen langen, buschigen Schwanz, der bei seinen Sprüngen von Ast zu Ast für das Gleichgewicht sorgte. Dieses Exemplar ist etwas mehr als 70 cm lang (die größten erreichten 115 cm).
Vor 47 Millionen Jahren war die Fossillagerstätte Messel ein See und das Klima war tropisch oder subtropisch. Kein Wunder also, dass man hier Fische, Süßwasserschildkröten, Salamander, Frösche (wie diesen 8 cm großen Eopelobates wagneri) und sogar Krokodile entdeckt hat!
Zu den Säugetieren, die in Messel freigelegt wurden, gehört unter anderem dieses wunderschöne Eurohippus messelensis. Es ist mit den modernen Pferden verwandt, etwas über 50 cm lang, hat noch drei Zehen an den Hinterbeinen und vier an den Vorderbeinen (gegenüber nur einer Zehe bei den heutigen Equiden) und war ein Waldbewohner.
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Evolution in der Gegenwart
Der Mensch spielt eine wichtige Rolle bei der Evolution der heutigen Arten: Er kreuzt sie, betreibt künstliche Selektion oder erschafft sie sogar in seinen Labors durch Manipulation des genetischen Materials anderer Arten. Er kann zudem einen erheblichen Selektionsdruck auf bestimmte Populationen ausüben. Zum Beispiel bleiben in den Netzen, die für den industriellen Fischfang verwendet werden, hauptsächlich große Kabeljaue hängen. Die Überlebenschance von kleineren ausgewachsenen Tieren ist daher größer, und dadurch erhöht sich auch ihre Chance, sich fortzupflanzen. Das Ergebnis: Die für Kleinwuchs verantwortlichen Gene werden häufiger weitergegeben und die durchschnittliche Körpergröße der erwachsenen Fische nimmt über die Generationen hinweg ab. Doch heute trägt der Mensch, ob direkt oder indirekt, vor allem zum Aussterben vieler Arten bei: Entwaldung, Zerstörung und Fragmentierung von Lebensräumen, übermäßige Urbanisierung, Raubbau an natürlichen Ressourcen, Umweltverschmutzung, Klimawandel – der Mensch macht Tieren und Pflanzen das Leben schwer.
Hier der vom Aussterben bedrohte Sibirische Tiger.
Der Beutelwolf, auch Tasmanischer Wolf, ist ein australisches Beuteltier. Zumindest war er das: Benjamin, der letzte in Gefangenschaft lebende Beutelwolf, starb am 7. September 1936 im Hobart Zoo in Tasmanien.
Dieses Tier wurde Opfer von Vorurteilen und Unwissenheit über seine Lebensweise. Er war ein Fleischfresser, jagte in der Dämmerung und konnte sein Maul sehr, sehr weit aufreißen. Mehr brauchte es nicht, um ihn für eine Gefahr für die Schafzucht zu halten und ihn systematisch, mit Hilfe von Kopfgeldprämien auszurotten. Dabei war er eigentlich recht leicht zu zähmen …
Neue Rosen-, Orchideen- oder Tulpensorten – Botaniker*innen sind mit den Mechanismen der künstlichen Selektion vertraut: Sie wählen systematisch Exemplare mit den gewünschten Eigenschaften (Farbe, Geruch, Größe, Anzahl der Blütenblätter, Frostbeständigkeit usw.) aus und kreuzen sie immer wieder, bis die neue Sorte in jeder neuen Generation diese Eigenschaften aufweist.
Auch bei Tieren fördern Züchter*innen gezielt Individuen mit speziellen Eigenschaften, z. B. jene, die am schnellsten laufen, die schwersten Lasten ziehen oder die meiste Milch produzieren. Bei den Kühen der Rasse „Weißblauer Belgier“ (Foto) war vor allem die Muskelentwicklung und damit die Fleischmenge wichtig. Heute macht diese Rinderrasse fast 45 % des nationalen Rinderbestands aus. Aber ohne den Menschen würde sie nicht überleben: Aufgrund ihres Körperbaus, der von den Züchter*innen absichtlich begünstigt wurde, können die meisten Kühe nicht auf natürlichem Wege gebären und es muss ein Kaiserschnitt durchgeführt werden.
Und in der Zukunft?
Die Kontinente sind immer noch in Bewegung: Australien wandert in Richtung Indonesien, Europa und Afrika nähern sich weiter an und werden irgendwann miteinander verschmelzen. Die nördliche Hemisphäre wird wahrscheinlich irgendwann von einer großen Eiskappe bedeckt sein, die für ein trockenes Klima auf dem Planeten sorgt. Natürlich müssen sich Flora und Fauna an die neuen Bedingungen anpassen, aber wie die Tiere in 50 Millionen Jahren aussehen werden, weiß niemand. Die Wissenschaftler*innen, die diese futuristischen Tiere erdacht haben, haben sich auf Evolutionsmodelle gestützt. Da sich die Evolution ständig wiederholt, können sie durch die Beobachtung der Vergangenheit versuchen, sich das Leben in einer fernen Zukunft vorzustellen.
Propellonectes russeli ist ein imaginärer Nachkomme des Nördlichen Riesensturmvogels (Macronectes halli), einer heute existierenden Seevogelart. Er hat verkümmerte, zum Fliegen ungeeignete Flügel aber überproportionierte Füße und eine noch hydrodynamischere Körperform als sein Vorfahre. Er ist ein ausgezeichneter Schwimmer. Körperlänge: 1 m
Mit einem massiveren Kopf und Schultergürtel sowie vergrößerten und hervorstehenden Schneidezähnen könnte dieser Corticochaeris gouldi vom Wasserschwein (Hydrochoerus hydrochaeris) abstammen, dem größten heute lebenden Nagetier. Körperlänge: bis zu 2 m
Dieser Trichopteryx dixoni könnte ein möglicher Nachfahre des Fuchskusu (Trichosurus vulpecula) sein, ein auf Bäumen lebendes Beuteltier. Er hat einen längeren und flexibleren Greifschwanz, ausgeprägtere Hautfalten zwischen den Pfoten und einen Beutel, der sich nach unten, zum Schwanz hin öffnet. Körperlänge: 1,5 m mit Schwanz
