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Das Leben

Die Geschichte des Lebens auf der Erde - 4

 Erdmittelalter (Trias, Jura und Kreide)
Die Zeit der Dinosaurier

Dinosaurier

Leben im Jura: So könnte die Erde damals ausgesehen haben. Abbildung von Gerhard
Boeggemann aus den >> wikipedia commons, abgerufen 2.3.2008, Lizenz >> cc 2.5

Es dauerte wohl einige Millionen Jahren, bis sich das Leben von dem Massenaussterben am Ende des Perm erholte; noch 25 Millionen Jahre später waren die Ökosysteme - verglichen mit den vorherigen Zuständen - unvollständig. Riffe und Wälder waren nach etwa 20 Millionen Jahren wieder entstanden, aber kleine Insektenfresser etwa gab es noch nicht wieder. Wichtiger aber noch: Die Pflanzen und Tiere, die jetzt entstanden, unterschieden sich deutlich von denen vor dem Massenaussterben; es begann ein neuer Zeitabschnitt in der Geschichte des Lebens, das Mesozoikum (Erdmittelalter). Die Bezeichnung erfolgte aufgrund der Unterschiede in den Fossilien bereits 1841 durch den englischen Geologen >> John Phillips; das “Mittel” steht dabei nicht für den Zeitverlauf - immerhin waren 3,25 Milliarden Jahre der bisher mindestens 3,5 Milliarden Jahre Geschichte des Lebens bereits vergangen -, sondern für Lebensformen, die zwischen den ursprünglichen Formen des Erdaltertums und den heutigen Lebensformen angesiedelt sind. Das Massenaussterben hatte die überlebenden Organismen von vielen Konkurrenten befreit und ermöglichte ihnen sozusagen einen Neustart. Das Mesozoikum umfasst vor allem die drei Kapitel, in denen die Geschichte der Dinosaurier geschrieben wurde, aber auch “moderne” Ökosysteme entstanden, die etwa mit Blütenpflanzen und Vögeln den heutigen ähnelten.

In seinem ersten Abschnitt, der Trias (vor 252 bis 201 Millionen Jahren) driftete der Superkontinent Pangäa nach Norden. Das Klima war eines der wärmsten der Erdgeschichte, und gegen Ende des Trias wurde es zunehmend trocken; es entstanden große Wälder aus Ginkgo-Gewächsen, Palmfarnen und “modernen” Nadelhölzern wie den Araukarien (die heute noch im Westpazifik und in Südamerika vorkommen). Vor allem die Reptilien profitierten von dem trockenen Klima: Ihre Schuppenhaut schützte sie vor Austrocknung und ermöglichte ihnen eine Besiedlung von Gegenden, die für Amphibien ungeeignet waren. Dank der Erfindung des Eies und der Entwicklung ihrer Embryos in Fruchtwasser brauchten sie auch keine Gewässer zur Fortpflanzung; sie konnten Eier auf dem Land legen.

Lystrosaurus, ein im Trias weit verbreitetes säugetierähnliches Reptil

Im frühen Trias breitete sich der Pflanzenfresser Lystrosaurus (hier: Lystrosaurus
georgi
), ein Überlebender des Massenaussterbens, über die ganze Erde aus.
Er gehörte zur Gruppe der “säugetierähnlichen Reptilien”). Zeichung: Dmitry
Bogdanov, aus >> wikipedia (abgerufen 10.2.2009), Lizenz: >> GNU-FDL.

Thrinaxodon

Ebenfalls ein “säugetierähnliches Reptil” aus dem Trias: Der Fleischfresser Thrinaxodon.
Vertiefungen an den Schädelknochen ähneln denen von heutigen Tieren mit
Schnurrhaaren, daher vermutet man, dass Thrinaxodon behaart gewesen sein könnte.
Zeichnung: ArthurWeasley, aus >> wikipedia (abgerufen 10.2.2009), Lizenz: >> GNU-FDL.

Eine besonders erfolgreiche Reptilien-Gruppe, die sich jetzt entwickelte, waren die Archosaurier, aus denen die Krokodile, die Dinosaurier und die Flugsaurier hervorgehen sollen. Die ersten Dinosaurier entstanden am Ende des Trias, waren mit einer Länge von bis zu drei Metern relativ klein und fraßen Fleisch. Das erste Kapitel ihrer Geschichte wäre beinahe schlecht ausgegangen: Am Ende der Trias gab es wieder ein (wenn auch im Vergleich zum Ende des Perm kleineres) Massenaussterben. Dieses kostete den meisten Reptilienarten das Leben, und auch die Dinosaurier dürften nur knapp überlebt haben. (Zu den möglichen Ursachen für dieses Aussterben siehe >> hier.) Langfristig aber dürfen sie von dem Aussterben profitiert haben: Vor 190 Millionen Jahren, dominierten die Saurier auf der Erde; sie beherrschten Land, Luft (Flugsaurier) und Wasser (>> Fischsaurier).

In der Jura, der Zeit vor 201 bis 145 Millionen Jahren, begann der Zerfall des Superkontinents Pangäa: Vor 180 Millionen Jahren zerbrach er zunächst in den Nordkontinent Laurasia und den Südkontinent Gondwana. Der Nordkontinent zerbrach bald weiter in die Kontinente Nordamerika, Europa und Asien (was die große Vielfalt der sich getrennt voneinander entwickelnden Dinosaurier der Nordhalbkugel erklärt). Der Südkontinent zerbrach vor 150 Millionen Jahren, als sich ein aus Indien, Madagaskar, der Antarktis und Australien bestehender Kontinent ablöste; vor 140 Millionen Jahren trennten sich mit der Entstehung des Südatlantik Südamerika und Afrika voneinander.

Verteilung der Landmassen in der Kreide

Verteilung der Landmassen in der Kreide vor ca. 140 Millionen Jahren. Eigene Abbildung auf Basis einer Karte von Dr. Ron Blakey, >> Global Paleographic Views of Earth History


Das Klima blieb warm und war feuchter als am Ende des Trias; es war die große Zeit der Palmfarne; erste Wälder der Küsten- und Riesen-Mammutbäume entstanden. Auch die Dinosaurier der Südhalbkugel sind zum Ende der Jura und in der Kreide (vor 145 bis 66 Millionen Jahren) riesig geworden – sie wurden vom Kopf bis zur Schwanzspitze bis zu 40 Meter lang! Auf der Nordhalbkugel entwickelten sie dagegen phantastische Formen an Stacheln, Kämmen und Hörnern. Über die Gründe dieser Entwicklungen wird viel spekuliert – war es ein „Wettrüsten“ zwischen Jägern und Gejagten mit unterschiedlichen Lösungen? Andere Saurier kehrten ins Meer zurück: Zu den Fischsauriern gesellten sich die Paddelsaurier, die ihre Paddel wie Flügel benutzen, also im Wasser “flogen”.

Die mittlere Kreide war aufgrund intensiver Vulkanaktivität wahrscheinlich eine der wärmsten Perioden der Erdgeschichte; der ansteigende Meeresspiegel überflutete große Landmassen. Die Wälder dehnten sich bis in hohe Breiten aus. Phytoplankton und Wälder der Jura und der Kreide bildeten Erdöl und Erdgas, wichtige fossile Brennstoffe für die >> Industrielle Revolution.

Dinosaurier-Skelett

Dinosaurier-Skelette im Berliner Naturkundemuseum. Foto: Jürgen Paeger.

Heute werden drei große Dinosaurier-Gruppen unterschieden: Die Theropoda liefen auf zwei Beinen und waren meist Fleischfresser; die Sauropodomorpha sind vierbeinige Pflanzenfresser mit meist sehr langem Hals und die Ornithischia (deren Beckenstruktur den heutigen Vögeln ähnelt), die zwei- und vierbeinige Pflanzenfresser mit einer großen Formenvielfalt sind.

Ceratosaurus, ein Dinosaurier

Ceratosaurus, ein zu den Theropoden gehörender Dinosaurier. Zu den Theropoda gehörte auch
der am Ende der Kreidezeit lebende Tyrannosaurus rex, der 14 Meter lang wurde. Aus den Theropoden gingen auch die Vögel hervor (>> hier). Zeichnung: Dmitry Bogdanov, aus >> wikipedia (abgerufen 10.2.2009), Lizenz: >> cc 2.5.

Verschiedene Sauropodomorpha, vierbeinige, pflanzenfressende Dinosaurier

Verschiedene Sauropodomorpha, vierbeinige Pflanzenfresser mit langem Hals. Die Sauropoden wurden in der Jura riesig groß, mit ihrem langen Hals konnten sie auch die Blätter hoher Bäume erreichen. Zeichnung von “Killdevil”, aus >> wikipedia (abgerufen 10.2.2009), Lizenz: >> GNU-FDL 1.2.

Verschiedene Ornithopoda, eine sehr vielfältige Gruppe der Dinosaurier

Verschiedene Ornithopoda, eine zu den Ornithischia gehörende sehr vielfältige Dinosaurier-Gruppe, deren  Becken aber immer dem der heutigen Vögel ähnelt. In der Jura entstanden in dieser Gruppe zahlreiche mit bizarrren Formen gepanzerte Arten. Zeichnung: John Conway, aus >> wikipedia (abgerufen 10.2.2009), Lizenz: >> GNU-FDL 1.2.

Die Größe der Dinosaurier stellte die Forscher vor viele Fragen, der gerade erst beantwortet werden. Einerseits ist Größe ein Vorteil: Pflanzenfresser etwa erreichen leichter die Baumkronen und sind besser vor Raubtieren geschützt; Raubtieren fällt es leichter, Beute zu machen. Andererseits müssen große Tiere mehr fressen, auf gegebener Fläche können daher weniger große Tiere leben, was sie verwundbar bei Katastrophen macht. Die Dinosaurier reduzierten durch Leichtbau ihre Masse: Die Knochen waren teils porös und mit Luftsäcken gefüllt, die zugleich der Wärmeabfuhr bei den riesigen Tieren dienten. Vermutlich waren viele Saurier warmblütig: Dafür sprechen einige Hinweise bei kleineren Fleischfressern, die auch von der dadurch möglichen schneller Bewegung profitiert haben dürften, und die schnelle Wachstumsrate der großen Dinosaurier. Die nötige Energie für eine derartige “Heizung” erhielten sie vermutlich durch einen Stoffwechsel, der ganz anders war als der der Säugetiere: Die unzerkaute Nahrung gärte im Inneren und wurde von Bakterien biochemisch zersetzt. Krisenzeiten überstanden sie vermutlich, indem sie jede Menge Eier legten: Normalerweise wurden die meisten jungen Saurier gefressen, wenn ein Umweltkatastrophe aber die alten Tiere und die Räuber dezimiert hatte, konnten viele überleben und die Region schnell wieder bevölkern. Mit diesen Erkenntnissen wandelt sich langsam das Bild der Dinosaurier, die immerhin weit über 100 Millionen Jahre lang das Bild der Erde prägten, also offenbar ein Erfolgsmodell der Evolution waren.

Die Erfindung der Blüte

Bei den Pflanzen setzte sich in der Kreide eine weitere, mit der sexuellen Fortpflanzung in Zusammenhang stehende Anpassung an das Landleben durch: Die Samenanlagen wurden von einem “Fruchtblatt” umgeben, was sie noch besser gegen Trockenheit schützt. Pflanzen mit derart eingeschlossenen Samenanlagen heißen bei den Botanikern “Bedecktsamer” (die anderen Samenpflanzen ohne Fruchtblatt, wie die Nadelbäume, “Nacktsamer”); bekannter sind die Bedecktsamer als Blütenpflanzen. Das Fruchtblatt der Blütenpflanzen wird wegen optischer Ähnlichkeit auch Stempel genannt; es übernimmt eine weitere neue Aufgabe: es verhindert, dass Pollenkörner von der selben Pflanze die Eizellen befruchten, und erhöht damit die genetische Vielfalt (>> mehr) der Pflanzen. Nach der Befruchtung umgibt es die Samen, das Ganze heißt jetzt Frucht. Früchte sind oftmals die Einheiten, die bei den Blütenpflanzen der Verbreitung dienen - etwa, indem sie Vögel als Nahrung dienen, die dann mit ihrem Kot anderswo den Samen ausscheiden.

Magnolie

Magnolienblüte. Foto aus den >> wikipedia commons, Nutzer Liné1, abgerufen 2.3.2008. Lizenz: >> GNU FDL

Die auffälligste Erfindung der Blütenpflanzen ist aber eine andere: Da die Windbestäubung (also der Transport des Pollen zu den Fruchtblättern) zunehmend durch eine weniger verschwenderische Tierbestäubung abgelöst wird, entwickeln sie auffällige Strukturen, um diese Tiere anzulocken - die namengebenden >> Blüten. Ursprüngliche Blütenpflanzen ähnelten wohl den Magnolien (siehe Abb. rechts), die seit der Kreide vorkommen. Die ältesten Spuren der Blütenpflanzen sind etwa 130 Millionen Jahre alt, vor 90 Millionen Jahren kamen sie weit verbreitet vor. Dass die Blütenpflanzen sich in der Kreidezeit durchsetzen, hängt möglicherweise mit dem Auftreten der Vögel zusammen: Diese konnten die Samen im Gefieder oder im Darm schnell und weit verbreiten.

Die Vorfahren der Vögel

Beipiaosaurus

Beipiaosaurus, ein gefiederter Saurier. Foto eines Modell aus dem American Museum of Natural History in New York, aus >> wikipedia commons, Nutzer Dudo, abgerufen 2.3.2008. Zur allgemeinen Nutzung freigegeben.

Eine andere Frage, über die viel gestritten wurde, ist inzwischen geklärt: Waren die Dinosaurier die Vorfahren der Vögel? Funde wie der Archaeopterix, der den Übergang von Sauriern zu Vögeln zeigt, deuteten darauf hin; und heute gelten die Vögel den meisten Zoologen eigentlich als letzte noch lebende Dinosaurier. Auch die ursprünglichen Dinosaurier legten Eier, und möglicherweise haben sich die Federn entwickelt, da sie als Wärmeisolierung beim Brüten Vorteile boten. Gefiederte Dinosaurier aus der Kreide wurden unter anderem im mongolischen Jehol gefunden. Den Weg zum Vogel kann man sich nur  vorstellen: Möglicherweise haben vergrößerte Federn zum Anlocken von Weibchen gedient und erwiesen sich auch als nützlich, um zu gleiten; vom Gleitflug ging es dann weiter zu richtigen Flug. Die Fundstätte in Jehol enthält auch urtümliche Vögel und ist eine der wichtigsten Quellen für unser Wissen über die Entwicklung der Vögel.

Ursprünglicher Vogel

Rekonstruktion eines ursprünglichen
Vogels aus der Kreidezeit, nach einem
Fund aus China, aus >> wikipedia commons,
Ersteller ArthurWeasley, Lizenz: >> GNU FDL.

Die ersten Säugetiere

Aus den für das Perm charakteristischen Therapsiden entwickelten sich dagegen die ersten Übergangsformen zu den Säugetieren; etwa der spitzmausähnliche Megazostrodon. Die ersten Säugetiere, die sich hieraus entwickelten, waren wohl meist kleine, scheue, hörnchenartige Nachttiere, die Insekten fraßen. Größere Säugetiere konnten vermutlich nicht gegen die Dinosaurier bestehen. Bereits im Jura, vor 180 Millionen Jahren, trennten sich vermutlich die Linien, die zu den Kloakentieren einerseits und zu den Beutel- und Plazentatieren (mehr >> hier) andererseits führen sollten. Heute gibt es nur noch fünf Arten von Kloakentieren, etwa das in Australien und Tasmanien vorkommende Schnabeltier; sie unterscheiden sich von den anderen Säugetieren dadurch, dass Darmausgang, Harnwege und Fortpflanzungsorgane in einer gemeinsamen Öffnung, der Kloake, münden; außerdem legen sie Eier. (Die heutigen Schnabeltiere haben natürlich seither eine genauso lange Evolution hinter sich wie der Mensch und dürfen nicht als “primitiv” missverstanden werden, etwa weil sie Eier legen: Sie verfügen beispielsweise über ein hochentwickelten elektrisches “Radar” in ihrem Schnabel, mit dem sie Beutetiere aufspüren.)

Das Leben im Meer

Im Ozean hatten vor allem kleine Arten die Katastrophe am Ende des Perm überlebt. In der Trias erholten sich vor allem die Ammoniten relativ schnell wieder und bildeten zahlreiche neue Arten. Die Korallen brauchten etwa 15 Millionen Jahre, bevor sie neue Riffe bildeten; und es entstanden relativ “moderne” Haie und zahlreiche neue Fischarten. In der Trias entstanden aus landlebenden Reptilien die Ichthyosaurier (“Fischsaurier”), die von dieser Vielfalt lebten und schnell relativ zahlreich wurden. Daneben entstanden Gruppen wie die “Pflasterzahnechsen”, deren gesamter Kiefer mit Zahnplatten bedeckt war, mit denen sie Muscheln, Schnecken und andere harte Meerestiere zermalmten. Durch den Zerfall von Pangäa in der Jura wurden die Meeresströmungen grundlegend umgestaltet. Die Meere waren damals voll von Ammoniten – Kopffüßer (wie die heutigen Tintenfische) mit einer schneckenförmigen äußeren Schale (die die Tintenfische nicht haben). Ammoniten sind mit dem noch heute lebenden Perlboot (Nautilus) verwandt; aufgrund ihrer Vielfalt wurden sie zu Leitfossilien, anhand derer man die Gesteinsschichten datieren kann. Die Kreide verdankt ihrem Namen der Ablagerung von Kreide, die etwa die berühmten Kreidefelsen von Rügen bildet – Kreide besteht aus zahlreichen kalkhaltigen Gehäuseresten, etwa von Foraminiferen (Kammerlinge) und Coccolithen - Kalkplatten, die von Einzellern des Planktons ausgeschieden wurden. In der Kreide entstanden auch die Vorläufer von Krabben und Hummern, die von Tieren auf dem Meeresboden lebten; und viele von diesen vergruben sich zu ihrem Schutz in den Meeresboden. Ebenso nahm die Vielfalt an Knochenfischen zu, auf die die ersten modernen Haie (neben Fisch- und Paddelsauriern) Jagd machten.

Die Entstehung moderner Ökosysteme

Am Ende der Kreide sah die Erde ähnlich aus wie heute: Vor 80 bis 75 Millionen Jahren hatte sich Madagaskar von Indien getrennt; Indien trieb fortan als Insel auf Asien zu. Neuseeland trennte sich vor 70 Millionen Jahren von der Antarktis, Australien blieb jedoch noch mit der Antarktis verbunden (bis vor etwa 56 Millionen Jahren). Ein weiterer Beitrag zu dieser Ähnlichkeit mit der heutigen Erde waren die Pflanzen: In der Kreidezeit wurden die Blütenpflanzen vorherrschend. Damit begann eine Geschichte der Wechselwirkung mit den Insekten: Zum einen mussten die Pflanzen sich gegen pflanzenfressende Insekten schützen, zum anderen wurden Insekten zu Bestäubern. Die gemeinsame Entwicklung von Blüten und Bestäubern ist ein Lehrbuchbeispiel für „Ko-Evolution“, die mit gegenseitiger Abhängigkeit von Blütenpflanze und Insekt enden kann – auch so wuchs die Komplexität von Ökosystemen, die nun mit Vögeln, Blüten und bestäubenden Insekten den heutigen Ökosystemen bereits sehr ähnelten.

Eine neue Katastrophe

Vor 66 Millionen Jahren starben die Dinosaurier und viele andere Arten plötzlich aus - erneut war es zu einem Massenaussterben gekommen. Die Entdeckung seiner Ursachen begann in den 1970er Jahren mit Gesteinsuntersuchungen des amerikanischen Geophysikers Walter Alvarez in Italien; Untersuchungen, die überhaupt erst zu einer allgemeinen Akzeptanz der Existenz von >> Massenaussterben führte. Vor 66 Millionen Jahren schlug auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán ein Asteroid ein, der zu einer Feuerwelle rund um die Erde, Tsunamis, Erdbeben und einem mehrjährigen "Einschlagwinter" führte (>> Eine  explosive Entdeckung). 70 bis 85 Prozent aller Arten auf der Erde starben aus – darunter viele Tiere, die mehr als 25 Kilo wogen; darunter die Plesiosaurier, die Belemniten und die Ammoniten sowie die Dinosaurier. Anders die Säugetiere und die Vögel, die kleiner waren und einen weiteren Vorteil hatten: Sie waren warmblütig und mit Fellen und Federn gegenüber der Umgebungstemperatur weniger empfindlich - rund ein Drittel aller Arten überlebten. Auch unter den Pflanzen überlebten in Asien eine Reihe der Arten aus der Zeit der Dinosaurier: etwa die Kaurie- und Araukarien-Bäume Neukaledoniens und Neuseelands; Ginkgo, Katsura-Tree und Chinesisches Rotholz in Fernen Osten. Es dauerte wohl zweieinhalb Millionen Jahre, bis sich auf der Erde von dem Einschlag einigermaßen erholt hatte, sich das Klima, die Meeresströmungen und das Verhältnis zwischen Tieren und Pflanzen wieder stabilisiert hatten: Das Erdmittelalter und die Zeit der Dinosaurier waren vorbei; eine neue Zeit, die Erdneuzeit (die Zeit der Säugetiere) sollte folgen.

Katastrophen in der Erdgeschichte

Kurz vor Ende des 18. Jahrhunderts entdeckte der Naturforscher Georges Cuvier, dass es vor der heutigen Welt andere Welten gegeben hat: ihre Bewohner waren "untergegangen". Seine Vermutung, dass "irgendeine Katastrophe" hierfür verantwortlich war, führte zur Entdeckung von Massenaussterben, die die Geschichte des Lebens begleiteten.

>> Massenaussterben

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>> Das Zeitalter der Säugetiere - die Erdneuzeit

© Jürgen Paeger 2006 - 2015

Die Kalkplatten von Solnhofen: Der Archaeopterix wurde zuerst 1861 im fränkischen Solnhofen gefunden, und alle weiteren Funde stammen ebenfalls aus dem Altmühltal. Hier findet sich ein feinkörniger Kalkstein, der Details besonders gut erhält - auch viele andere Arten aus dem Jura sind hier erhalten und können etwa im Jura-Museum Eichstätt besichtigt werden. >> Webseite

Die heutigen Vögel werden in die Gruppen der Steißhühner und Laufvögel (Strauß, Nandu, Emu etc.) einerseits und der Wasservögel, Gänsevögel und zahlreichen Gruppen anderer Vögel (Neoaves) eingeteilt (siehe Systematik im Tree of Life-Projekt >> hier [englischsprachig])

Der Zerfall des Süd- kontinents Gondwana lässt sich auch an der Familiengeschichte der großen Laufvögel der Südhalbkugel nachvollziehen: Nach den >> molekularen Uhren haben sich die südamerikanischen Nandus als erste abgespaltet, dann die neuseeländischen Moas und schließlich die australischen Emus und Kasuare. Aus der Reihe fällt nur der Strauß, der entstanden ist, als Afrika längst eine Insel war - daraus schließen die Biologen, dass er mit Indien und nach dessen Andocken an Asien über Arabien nach Afrika gelangt ist. Auch die Kiwis sind wohl von Australien aus nach Neuseeland gelangt, da sie mit den australisch- en Laufvögeln enger verwandt sind als mit dem Moa.