Evolutionsgeschichte

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Die Evolutionsgeschichte beschreibt die Tatsache, dass im Verlauf der Erdgeschichte Lebewesen jeweils zu bestimmten Zeiten erstmals in Erscheinung getreten und viele davon auch wieder verschwunden sind, dass Arten sich verändert haben und neue Arten, neue Pflanzen- und Tierstämme entstanden sind. Die Evolutionsgeschichte kann anhand von Fossilfunden objektiv nachvollzogen werden. Im Unterschied hierzu befassen sich die Evolutionstheorien mit den denkbaren Erklärungen (Erklärungsmodellen) für die Evolution. [1] Beides gehört zu den Forschungsgebieten der Evolutionsbiologie. [2]

Historisches[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Schautafel: Evolutionsgeschichte vom Kambrium bis zum Holozän. Das Präkambrium ist unten als schmale Leiste dargestellt, es war jedoch der längste Zeitraum der Erdgeschichte (siehe Zeittafel unten). Die Tierstämme und Gattungen sind nicht nach einer stammesgeschichtlichen Ordnung dargestellt, sondern nur als Beispiele für die erdgeschichtlichen Zeiträume. Während der kambrischen Radiation entstanden viele Tierstämme beinahe gleichzeitig.

Den verschiedenen Evolutionstheorien gingen grundlegende Entdeckungen voraus, und zwar in der Geologie und der Paläontologie. Schon im 18. und 19. Jahrhundert erkannten Geologen, dass die übereinanderliegenden Gesteinsschichten unterschiedlich alt sind.[3] Meistens sind die unteren Schichten älter, wurden also früher abgelagert, und die darüber liegenden Schichten sind jünger, da sie danach abgelagert wurden. Französische Geologen und Biologen entdeckten in den Sedimentgesteinen der im Perm, in der Trias, sowie in der Jura- und Kreidezeit gebildeten Deckgebirge im französischen Schichtstufenland Abdrücke, Knochen und manchmal auch vollständige Skelette von Tieren, die heute auf der Erde nirgends mehr zu finden sind, die folglich ausgestorben sind. Sogar in den Grundgebirgen fanden sich teilweise noch gut erhaltene Fossilien von Pflanzen und Tieren.

Beispiele für Fossilien aus dem Grundgebirge:

Beispiele für Fossilien aus dem Deckgebirge:

Georges Cuvier und andere ordneten ihre Fossilien den geologischen Schichten zu, in denen sie gefunden wurden. Man zog daraus Rückschlüsse auf die Zeit, in der die betreffenden Tiere und Pflanzen gelebt haben.[4] Dabei wurde die Beobachtung gemacht, dass bestimmte Tiere und Pflanzen jeweils ab einem bestimmten Zeitpunkt erstmals auf der Erde erschienen sind, da in den darunterliegenden, noch älteren Ablagerungen und Gesteinen nirgends entsprechende Fossilien zu finden waren. Man konnte also das Erscheinen und das Verschwinden von Tierarten und Pflanzenarten in der Erdgeschichte nachweisen.

Man ordnete ferner die in den verschiedenen geologischen Schichten gefundenen Fossilien von Tieren und Pflanzen chronologisch an und machte daraufhin die Beobachtung, dass diese anhand ihrer Ähnlichkeit so geordnet werden konnten, dass erstens bestimmte Tierformen bzw. Pflanzenformen zeitlich aufeinander zu folgen schienen und zweitens ihre Vielfalt dabei zunahm.

Der Biologe Jean-Baptiste de Lamarck[5] zog daraus die Schlussfolgerung, dass später aufgetretene Tierformen auch als Nachkommen aus den früheren hervorgegangen sein können. Das bedeutete, dass Tierarten sich verändern und zu neuen anderen Formen entwickeln können. Somit ist Lamarck mit seiner Transformationstheorie einer der Entdecker der Evolution, jedoch nur im Hinblick auf die Evolutionsgeschichte. Seine Beobachtungen veranlassten ihn, nach einer Erklärung zu suchen. Er stellte dazu eine Hypothese auf, eine erste Evolutionstheorie, die sich später zwar als großenteils unzutreffend erwiesen hat (→ Lamarckismus), die aber andere Wissenschaftler motivierte, nach besseren Erklärungen zu suchen, die auch gefunden wurden. Das sind die heute bekannten Evolutionstheorien von Alfred Russel Wallace, Charles Darwin, August Weismann, Julian Huxley, Theodosius Dobzhansky, Ernst Mayr und Wolfgang Friedrich Gutmann sowie die jüngsten Erkenntnisse der modernen Evolutionsbiologie.

Die auf der nebenstehenden erdgeschichtlichen Zeittafel eingetragenen Tierstämme, Gattungen und Pflanzen sind den geologischen Schichten zugeordnet, in denen die frühesten Vertreter in Form von Fossilien gefunden wurden.[6][7][8] Manche davon gibt es heute noch, andere, wie z. B. die Dinosaurier, sind ausgestorben (→ Massenaussterben). Nach dem Aussterben der Dinosaurier fanden die Säugetiere einschließlich der Primaten sowie viele andere Lebewesen günstige Voraussetzungen vor, um eine große Artenvielfalt zu entwickeln.

Veränderungen der Lebensräume[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Erde in der späten Kreidezeit

Die Lebensräume auf der Erde veränderten sich immer wieder durch globale Prozesse wie die Verschiebungen der tektonischen Platten, Meerestransgressionen und Veränderungen des Globalklimas, die die Verteilung von Meer und Landflächen beeinflussten. [9][10] Besonders im Mesozoikum waren weite Teile der heutigen Kontinente mehrmals von ausgedehnten Wasserflächen bedeckt, zuerst vom Muschelkalkmeer, dann vom Jurameer und zuletzt vom Kreidemeer, an deren Grund sich die biogenen marinen Sedimente ablagerten, die von den wasserlebenden Organismen hinterlassen wurden. In den Zwischenzeiten zogen sich diese Meere wieder zurück, so dass von den jeweiligen jungen Meeressedimenten bedeckte Landoberflächen freigelegt wurden, auf denen sich nun terrestrisches Leben abspielen konnte. Während und nach solchen Veränderungen entwickelten sich jeweils neue Lebensformen in der Pflanzenwelt und Tierwelt, die mit den veränderten Umweltfaktoren besser zurechtkamen als die früheren. Die Anpassungen von aquatischen an terrestrische Lebensweisen beim Landgang verschiedener Organismengruppen erfolgten mehrfach und zu unterschiedlichen Zeiten.

Die nebenstehende erdgeschichtliche Weltkarte zeigt die Erde in der späten Kreidezeit. Darauf sind mehrere Fundorte von Fossilien der Flugsauriergattung Azhdarchidae gekennzeichnet, an denen sich jeweils in Anpassung an den betreffenden Lebensraum gleich mehrere verschiedene Formen ausgebildet hatten und zwar immer jeweils große und kleine Formen mit unterschiedlichen Merkmalen. An jedem der Fundorte hatte im Stammbaum der Tiere eine Aufspaltung stattgefunden, die innerhalb der Gattung zu einer größeren Vielfalt führte.[11] Dieses Phänomen wurde bei vielen Tiergattungen beobachtet. Die hierfür gefundene Erklärung ist ein zentraler Bestandteil der Evolutionstheorie von Charles Darwin: die adaptive Radiation.

Natürliche Lebensgemeinschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei solchen Funden stellte sich die Frage, ob die kleineren Formen untereinander enger verwandte Vorfahren hatten, die sich so weit verbreitet hatten und die großen ebenso, oder ob die jeweils im selben Gebiet lebenden näher verwandt waren und so unterschiedliche Größen entwickelt haben.

Dazu erarbeitete Theodosius Dobzhansky die Theorie der allopatrischen Artbildung, und Ernst Mayr prägte in Ergänzung dazu den Begriff der sympatrischen Artbildung. Eine weitere Frage wäre, warum die kleinen Formen nicht von den großen, im selben Gebiet lebenden, verdrängt wurden. Hierzu definierte George Evelyn Hutchinson den Begriff der ökologischen Nische neu, welcher bedeutet, dass im selben Lebensraum lebende Arten in der Regel so unterschiedliche Bedürfnisse und Verhaltensweisen in Bezug auf Nahrung, Paarung, Brutplätze usw. haben, dass sie einander nicht stören, sondern dass sich ihre ökologischen Funktionen innerhalb der Lebensgemeinschaft ergänzen.

Zeitliche Abfolge bei der Entstehung der frühen Lebewesen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zeitskala: Evolution der Lebewesen beginnend bei der Frühen Evolution. [12] Der auf der oberen Schautafel dargestellte erdgeschichtliche Zeitraum ist hier mit dem farbigen Rechteck rechts oben angedeutet.

Der früheste Nachweis von Leben liegt zeitlich relativ nah am heute angenommenen Entstehungszeitraum der Erde (in einer protoplanetaren Scheibe). [13] Die Atmosphäre der ganz frühen Erde enthielt noch keinen Sauerstoff. Die frühesten prokaryotischen Mikroorganismen deckten ihren Energiebedarf durch Chemosynthese. Es gab viele – aus heutiger Sicht – „extremophile“ Einzeller, die unter den damaligen abiotischen Bedingungen leben und sich vermehren konnten. [14] Nach der Entstehung und starken Ausbreitung von Fotosynthese betreibenden Prokaryoten, vor allem Blaualgen, kam es weltweit zu einem drastischen Anstieg des Sauerstoffgehalts der Gewässer und der Erdatmosphäre (siehe Große Sauerstoffkatastrophe) und damit zu globalen Veränderungen der Lebensbedingungen. Das Ansteigen des Sauerstoffgehalts der präkambrischen Gewässer begann lange vor dem GOE und begünstigte die Biomineralisation.

Nachdem durch Symbiogenese und Endosymbiose die Eukaryoten und daraus dann auch vielzellige Organismen (Parazoa und Eumetazoa) entstanden waren, kam es bei den vielzelligen zu Höherentwicklungen, die sich gegen Ende des Präkambriums vorerst nur in der Ediacara-Fauna und im Kambrium in der kambrischen Radiation zeigten. Letztere war die Ausgangsbasis für die auf der heutigen Erde bestehende nahezu unüberschaubare Vielfalt besonders auch an bilateralsymmetrisch gebauten Lebewesen.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Wolfgang Schad (Hrsg): Evolution als Verständnisprinzip in Kosmos, Mensch und Natur. Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 2009, Seite 223 - 251.
  2. Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie. Spektrum-Verlag Heidelberg-Berlin 2003, ISBN 3-8274-1352-4
  3. Alexandre Brongniart; Georges Cuvier: Essai sur la géographie minéralogique des environs de Paris. In: Journal des mines. Band 23, Nr. 138, 1808, S. 421–458
  4. Georges Cuvier: Recherches sur les ossemens fossiles ou l’on rétablit les caractères de plusieurs animaux dont les révolutions du globe ont détruit les espèces. 4 Bände. Dufour et d’Ocagne, Paris 1812; 4. Auflage. 12 Bände. Paris 1835–1837.
  5. Jean-Baptiste de Lamarck: Philosophie zoologique, ou, Exposition des considérations relative à l'histoire naturelle des animaux. Paris 1809 (deutsche Übersetzung durch Arnold Lang: Jena 1876)
  6. Emil Kuhn-Schnyder; Hans Rieber: Paläozoologie, Morphologie und Systematik der ausgestorbenen Tiere. Stuttgart 1984.
  7. Rüdiger Wehner; Walter Gehring: Zoologie. Stuttgart 1990.
  8. Neil A. Campbell; Jane B. Reece: Biologie. Heidelberg, Berlin 2003.
  9. Christopher Scotese: Atlas of Earth History, Paleogeography, Paleomap Project, Arlington, Texas, 2001. [1]
  10. Vincent Courtillot, Paul Renne: Comptes Rendus Geoscience 335 (1), 113-140, 2003 [2]
  11. Mátyás Vremir et al.: A New Azhdarchid Pterosaur from the Late Cretaceous of the Transylvanian Basin, Romania: Implications for Azhdarchid Diversity and Distribution. In: PLoS ONE. Band 8, Nr. 1, e54268. doi:10.1371/journal.pone.0054268
  12. https://www.mpg.de/forschung/eukaryoten-evolution
  13. Manfred Schidlowski: Early Evolution of Life on Earth: Geological and Biogeochemical Evidence In: ZGW, Berlin 37, 4–5, 237-260, 2009 [3]
  14. Armen Mulkidjanian, Andrew Bychkov et. al.: Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields [4]