3.2 Paläontologie; Fakten, die für Evolution sprechen

3.2.4 Ablauf der Evolution


Paläozoikum: Devon (410 x 106 - 360 x106 Jahre) Erdzeitalter

Flora und Fauna

Neben den Wirbellosen Trilobiten und Brachiopoden traten die ersten Tetrapoden auf.

Das Devon ist das Zeitalter der Fische. Sie erlebten eine adaptive Radiation. Zunächst traten Kieferlose wie die Ostracodermi (kieferlose Fische mit einem Knochenpanzer) und Knorpelfische (Haie, Rochen) auf, dann die Placodermi (Panzerfische) wie Dunkleosteus (9 m lang), siehe Abb. 62. Sie besaßen einen Kiefer und Knochenplatten wie die Ostracodermi.

Im Süsswasser fand man auch Lungenfische und Crossopterygier (=Quastenflosser).

In Abb. 64 ist ein solcher Crossopterygier : Eusthenopteron foordi, ein Quastenflosser aus dem späten Devon (365 MJ) zu sehen, unten Osteolepsis. Er gilt als Brückentier zwischen Fischen und Amphibien.

1938 entdeckte man im madagassischen Meer noch lebende Verwandte (Coelacanthen) dieser urtümlichen Fischart. Man nannte sie Latimeria chalumnae. Inzwischen fand man diese Tiere auch im indonesischen Meer. Man spricht auch von lebenden Fossilien. (siehe rechts)

Coelacanthen unterscheiden sich deutlich von anderen Fischen. Sie haben auf ihrem Schwanz einen extra Lappen und paarige gelappte Flossen, die aus Muskeln und Knochen bestehen und wie Arme und Beine bewegt werden können. Ihre Wirbelsäule ist nicht voll entwickelt. Sie sind die einzigen lebenden Organismenmit einer Trennung von Gehirn zu Nase und Augen. Um mehr über Quatenflosser zu erfahren klicken Sie auf den Button unten.

Evolution vom Fisch zum Amphibium
(klicken Sie auf das Bild rechts)
Fischevolution

Auf dem Land fand eine regelrechte "Invasion" statt. Man hat Fossilien flügelloser Insekten, von Skorpionen und im späten Devon Amphibien gefunden. Abb. 67 zeigt ein Ur-Salamander (Amphibamus lyelli). Ein weiteres Bindeglied zwischen Fischen und Amphibien ist der oben erwähnte Ichthyostega, ein Labyrinthodontier (=Dachschädler) mit 4 Beinen, einem fischähnlichen Schädel und fischartigen Schwanz. (siehe Abb. 68

Mit der Landbesiedlung entwickelten sich auch verschiedene Landpflanzen. Im späten Devon traten dann Lycophyten, Sphenophyten, Farne und Progymnosperme (= Vorläufer der Nacktsamer, z. B. Nadelgewächse) und die ersten Bäume auf. Manche waren mehr als 7 m hoch. Auch entstanden gegen Ende des Devons die ersten Samenpflanzen (Glossopteridales ).

Man nennt diese rasche Entwicklung derart vieler Pflanzenformen die Devon-Explosion. (Parallel dazu entwickelten sich auch die Arthropoden.) 

Abb. 69 ist die Rekonstruktion eines sochen Baumfarns ( Archaeopteris) zu sehen, dem ersten verbreiteten Baum auf der Erde.

Am Ende des Devons (vor 360 MJ) fand wieder ein größeres Massensterben vieler Pflanzen und Tiere statt.

 

Paläozoikum: Karbon (360 x106 - 286x106 Jahre)

Erdzeitalter

Flora und Fauna

Eine der revolutionären "Erfindungen" ist das schalenumhüllte Ei (Amnion = Eihülle), das zunächst bei den Reptilien, später, bei den Vögeln (und Säugetieren) vorkommt. Dies erlaubte den Vorfahren der Reptilien, Säugetieren und Vögeln die Eier am Land auszubrüten.

oben ein Cladogramm der Amniota

Frühe Tetrapoden waren wie die frühen Landpflanzen für ihre Fortpflanzung an das Wasser gebunden. Wie alle Fische legten sie ihre Eier ins Wasser, aus denen dann aquatische Larven entstanden. Das Larvenstadium verwandelte sich in landlebende Erwachsene um. Rezente (= jetzt lebende) Amphibien haben diese primitive Form der Reproduktion geerbt.

Ursprünglicherweise hatte das amniotische Ei eine Schale aus Kalziumkarbonat (von der Mutter gebildet), das wasserundurchdringlich ist, aber den Gasdurchtritt erlaubt. Der Embryo liegt in einer amniotischen Flüssigkeit.

Tierisches Leben

Nach dem Aussterben vieler Korallenriffe, Fische und sonstigen schwimmenden Tiere entstanden neue Arten. Haie und Strahlenflosser breiteten sich auch im Süßwasser aus. Fische mit schweren Knochenplatten wurden durch leicht bewegliche ersetzt, die vor ihren Feinden schneller davonschwimmen konnten. Man findet weiterhin Brachiopoden und Bryozooen aber auch Crinoide (Stamm der Echinodermata = Seelilien) und Blastoide, die weit verbreitet waren.

Große Foraminiferen tauchten auf. Dies sind einzellige Protisten mit gekammerten Schalen. die aus Calzit bestehen, demselben Material wie die Schalen der Muscheln. Sie bildeten die Grundlage der Sediment- und Kalkgesteine rund um die Welt. Muscheln verbreiteten sich rasch. Neben Skorpionen, Spinnen und Tausendfüßlern gab es Libellen (siehe unten links) und die ersten Reptilien.

Links ist das Skelett von Seymouria, einem Anthracosaurier abgebildet. Anthracosaurier sind die Brückentiere zwischen Amphibien und Reptilien. Das erste eierlegende Reptilienfossil ist der eidechsenartige Hylonomus , leicht gebaut, mit starkem Kiefer.

Die fischartigen Körper verschwanden, stattdessen besaßen die Reptilien des Karbon lange Schnauzen mit abgeflachten Schädeln wie z.B. Diplovertebron , ein Anthracosaurier, der räuberisch in Flüssen und Seen lebte.

Nach den Anthracosauriern tauchten die Diapsiden und Archosaurier auf. Gleichzeitig erschienen Synapside und Anapside. Abb. 76 zeigt ein Cladogramm der Reptilen mit den Schädelfenstern als Kriterium.

Flora und Fauna


Aus dem Karbon sind mehr pflanzliche Fossilien als aus allen anderen Erdzeitaltern erhalten. Die Kohlenlager zeugen weltweit von der Biomasse dieser Zeit.

35 m hohe Schuppen- und Siegelbäume aus der Gruppe der Lycopsida ( = Bärlappgewächse) bestimmten die Flora genauso wie Baumfarne u.a. Sphenopside (wie Calamiten) waren Sporen-tragende Pflanzen ähnlich den Schachtelhalmen. Die ersten Nadelgewächse (Samenpflanzen) tauchten auf. (Cordaiten, bis 30 m hoch)

 

 

Paläozoikum: Perm (286 x 106 - 245 x106 Jahre)

Erdzeitalter

Perm ist der letzte Abschnitt des Paläozoikums. Die Trennung zum Mesozoikums wurde wegen des größten Massensterben aller Zeiten am Ende des Perms festgelegt.

Flora und Fauna

Synapside Reptilien waren die Vertebraten des frühen Perms. Die meisten waren am Rücken durch mehr oder weniger große Segel mit Fortsätzen der Wirbelsäule gekennzeichnet. Zwei berühmte Exemplare sind der Fleischfresser Dimetrodon und der Pflanzenfresser Edaphosaurus.

Die Antwort auf die Frage, weshalb unterschiedliche Reptiliengruppen diese Segel entwickelten könnte sein:

  1. Die Segel dienten der Abschreckung. In der Seitenansicht waren die Tiere viel größer.
  2. Die Segelfläche diente als Wärmeaustauscher. (dies wird heute eher angenommen)

 

In Abb. 81 ist ein weiteres Reptil aus dem frühen Perm: Captorhinus aguti zu sehen. Im späten Perm erschienen die Therapsiden, die weiterentwickelt waren als die Synapsiden und verdrängten diese. Fleischfressende und pflanzenfressende Therapsiden entwickelten sich ziemlich schnell, wobei weit mehr pflanzenfressende Arten entstanden. Am Ende des Perms waren die Dicynodonten unter den Pflanzenfressern und die Cynodonten unter den Fleischfressern die verbreitetsten Reptilien. Letztere waren besonders Säugetier-ähnlich.

 

Klicken Sie auf den Button rechts, um Cynognathus, einen Cynodonten zu sehen!

Cynognathus

Aus einer Gruppe der Diapsiden (Archosauriformes), die gegen Ende des Perm lebten und ziemlich kleinwüchsig waren, entstanden dann später die Dinosaurier. In den Ozeanen waren Ammoniten (Kopffüssler, Tintenfische Calycoceras tarrantense), Brachiopoden, Gastropoden, Crinoide, Knochenfische, Haie und Foraminiferen verbreitet.

Im südlichen Teil von Pangäa dominierten Samenpflanzen von der Art Glossopteris. (Samenfarn) Im Norden fand man eher Coniferen (Nadelgewächse).

Massensterben am Ende des Perms

Vor ca. 248 Millionen Jahren starben über 50% der marinen Wirbellosen (u.a Trilobiten), 75% aller Amphibien, 80% der Reptilien aus; insgesamt 90-95% aller marinen Spezies. Auch alle anderen bedeutenden Tiergruppen wurden dezimiert. Das Sterben war größer als die vorigen im Ordovizium, Devon und als die Katastrophe, die vor 65 MJ ( Ende Trias) zum Aussterben der Saurier geführt hat. Auch viele Landpflanzen waren betroffen.

Als Ursache vermutet man u.a. die zunehmende Vereisung der Pole und damit Veränderung des Klimas und Vulkanausbrüche in Sibirien.

 

 

Abb. 61

Tektonik und Paläoklima im Devon

Devon


Oben die Landmasse im Devon
(
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Das Devon ist durch hohen Meeresspiegel und warmes Klima gekennzeichnet.
Gondwana erstreckt sich vom Südpol bis nahe dem Äquator.
Nordwestlich davon hat sich ein gößerer Kontinent: Euramerika gebildet. 

 

Abb. 62

Dunkleosteus (Panzerfisch)

 

 

Abb. 63

Placodermi (Panzerfische)

 

 

 

 

 

 

Abb. 64

Eusthenopteron (Crossopterygier)

 

 

 

 

 

Abb. 65

Osteolepsis,
(fossiler Crossopterygier)

 

 

 

 

Abb. 66

Latimeria chalumnae
(rezenter Quastenflosser)

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 67

Ur-Salamander
(Amphibamus lyelli)

 

Abb. 68

Ichtyostega

 

 

Abb. 69

Baumfarn
Archaeopteris

Rekonstruktion

Links ein versteinereter Zweig von Archaeopteris

 

Abb. 70

Tektonik und Paläoklima im Karbon

Karbon

Oben die Landmasse im
Karbon
(
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Die Bezeichnung Karbon wurde in Anlehnung der reichen Kohlenvorkommen in Europa, Asien und Nordamerika, die aus dieser Zeit stammen vergeben. Im Karbon fand die Verschmelzung des südlichen Kontinents Gondwana und der nördlichen Landmassen zum Superkontinent Pangäa statt. Das Klima war mild, sumpfige Wälder waren verbreitetet.

 

Abb. 71

Szene aus einem Carbonwald

 

 

 

 

Abb. 72

Fossilien des Karbons

Libelle

 

Abb. 73

Fossile Gliedertiere aus dem Karbon

 

 

 

Abb. 74

Hylonomus

 

 

Abb. 75

Skelett des Anthracosaurus

links Diplovertebron

 

 

 

 

Abb. 76

Cladogramm der Reptilien

 

 

Abb. 77

 fossiler Abdruck des Zweigs eines Samenfarns Neuropteris


versteinerter Baumstamm.

 

Abb. 78

Tektonik und Paläoklima im Perm


Perm

Oben die Landmasse imPerm

(
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Die Landmasse war fast ausschließlich im Superkontinent Pangäa zusammengefasst. Darin finden sich außer Asien fast alle anderen heutigen Kontinente. Pangäa umgab ein einziger Ozean genannt Panthalassa. Vermutlich war das Binnenland von Pangäa ziemlich trocken. Es gibt Anzeichen dafür, daß sich das Klima damals im Vergleich zur Vorzeit veränderte und die Vereisung im Süden zunahm.


Abb. 79

Szene aus dem Perm

mit Edaphosaurus

 

 

 

Abb. 80

Edaphosaurus

 

Abb. 81

Captorhinus aguti

 

Abb. 82

Calycoceras tarrantense

Ammoniten sind Kopffüßer, Verwandte der Tintenfische

Abb. 83

Wedel des Samenfarns Glossopteris

Weiterführende Quellen:

Evolution

http://www.ucmp.berkeley.edu/
http://rainbow.ldeo.columbia.edu/courses/v1001/6.html
http://www.iup.edu/~rgendron/bi112-a.htmlx
http://www.nap.edu/readingroom/books/evolution98/contents.html
HTTP://biology.fullerton.edu/courses/biol_404/web/hol/hol_ch1.html

Geschichte des Lebens

http://biology.fullerton.edu/courses/biol_404/web/hol/index.html

Lebendes Fossil

http://www.dinofish.com/

Vertebraten, Übergang zum Land

http://www.nettl.usyd.edu.au/bio2animals/sem2pgs/sem2wk8.htm
http://biology.fullerton.edu/courses/biol_404/web/hol/hol_ch8.html

Leben im Devon

http://www.mdgekko.com/devonian/intro.html

Die ältesten Landpflanzen

http://www.xs4all.nl/~steurh/eng/old1.html
http://www.ucmp.berkeley.edu/seedplants/seedplantsfr.html

Einführung in Seelilien

http://www.nova.edu/ocean/messing/crinoids/w3introduction.html

Foraminiferen

http://nmnhgoph.si.edu/paleo/blast/forams.htm
http://www.micropress.org/mp1.html
http://www.arts-cape.com/softearth/forams.htm

vergleichende Anatomie der Wirbeltiere

http://gwis2.circ.gwu.edu/~atkins/newwebpages/taxonnode.html

Einführung in die Reptilien

http://www.gla.ac.uk/Acad/IBLS/DEEB/biomedia/units/rept1.htm

Ammoniten

http://www.apropo.de/rn/ammonite/index.htm

Massensterben im Perm

http://hannover.park.org/Canada/Museum/extinction/permass.html und
http://www.pnas.org/cgi/content/full/96/24/13857

Karten der Erde der Vorzeit

http://www.scotese.com/

Links für Paläobotaniker http://www.uni-wuerzburg.de/mineralogie/palbot1.html

Erdgeschichte, Geologie

http://pubs.usgs.gov/gip/geotime/contents.html