Arbeitsheft Evolution

Arbeitsheft Evolution
© Thomas Seilnacht, www.digitalefolien.de
Arbeitsheft vorgelegt von:
Klasse:
2
Inhaltsverzeichnis
Inhalt
Seite
Aus der Frühgeschichte der Erde
3
Stanley Millers Experiment zur Uratmosphäre
5
Versteinerungen, stumme Zeugen der Urzeit
6
Erdgeschichtliche Zeittafel ab dem Kambrium
8
Der Streit um die Abstammungslehre
9
Brückentiere: Der Quastenflosser
10
Archaeopteryx - Dinosaurier oder Vogel?
11
Beweise für die Abstammungslehre: Homologe Organe
12
Weitere Beweise: DNS und Keimesentwicklung
13
Serumreaktion
14
Die Evolutionstheorie nach Charles Darwin
15
Vom Urpferd zum heutigen Pferd
16
Isolation, Selektion, Mimese und Mimikry
17
Vom Aussterben und Ausrotten
18
Die Entwicklung der Wirbeltiere und der Saurier
19
Die Entwicklung der Wirbeltiere und der Saurier (Puzzle)
21
"Lucy" - Urahn des Menschen
23
Schädel- und Beckenvergleich von „Lucy“
24
Die Entwicklung des Menschen
25
Die Entwicklung des Menschen (Puzzle)
27
3
Aus der Frühgeschichte der Erde
Unser Sonnensystem entstand vor etwa 12 Milliarden Jahren. Für einen
langen Zeitraum, bis vor etwa 4,5 Milliarden Jahren wurde die Erde von
mächtigen Gesteinsbrocken getroffen. Die dabei entstehende Energie
heizte die Oberfläche der Erde auf über 1000°C auf, und es entstanden
Gase, die die Uratmosphäre bildeten. Die damalige Uratmosphäre
bestand zunächst aus ________________________________________
____________________________________________. Vor etwa drei
Milliarden Jahren kamen dann ______________________________ und
______________________ hinzu.
Nachdem das Bombardement in der Uratmosphäre langsam abnahm,
kühlte
die
Erdoberfläche
langsam
ab
und
der
Wasserdampf
kondensierte allmählich zu ________________. Es entstanden die
Urozeane. In dieser nährstoffreichen _____________ entstand vor etwa
3,5 Milliarden Jahren das erste Leben. Da bis jetzt immer noch kein
Sauerstoff entstanden war, lebten die ersten Organismen ohne
Sauerstoff: Die _______________________________ waren rund eine
Milliarde Jahre lang die einzigen Lebewesen auf der Erde.
Vor etwa zweieinhalb Milliarden Jahren entstanden Lebensformen, die
Sauerstoff als Nebenprodukt ihres Stoffwechsels produzierten. Der
Sauerstoff stellte für die anaeroben Bakterien ein tödliches Gift dar,
deshalb finden sich diese heute nur noch in ______________________
oder _____________________________, wo kein Sauerstoff vorhanden
ist. Die ältesten lebenden Pflanzen sind fadenförmige Algen, die man
beispielsweise in einer Bucht in Australien auf runden Steinen vor der
Küste findet. Die Algen haben die Steine gebaut, man nennt die Steine
auch ______________________.
4
Die gesteinsbildenden Algen waren die verbreitetste Lebensform vor
etwa 2 Milliarden Jahren. Heute treten sie nur noch vereinzelt auf. Sie
waren die ersten Lebewesen, die Sauerstoff an die Atmosphäre
abgaben. Algen enthalten grünes Blattgrün (=____________________),
das für die Sauerstoffproduktion verantwortlich ist. Dabei verbrauchen
sie Kohlenstoffdioxid. Dieser Vorgang heißt auch _________________.
Viele Meteoriten sind eisenhaltig. Durch die Einschläge reicherte sich
das Urmeer mit gelösten Eisensalzen an. Diese oxidierten mit dem in
den Ozeanen jetzt vorhandenen Sauerstoff zu ____________________,
das sich am Boden ablagerte. So entstanden die Eisenerzlager. Nach
und nach wurde das in den Ozeanen vorhandene Eisen verbraucht, der
Sauerstoff hatte keinen Reaktionspartner mehr. Dies führte zu einer
Übersättigung der Ozeane mit Sauerstoff. Der Sauerstoff wurde in die
____________________ abgegeben, und die Grundlage für das Leben
außerhalb des Wassers war gelegt.
Im Jahre 1953 führte der Amerikaner Stanley Miller ein Experiment
durch, dass einen Hinweis darauf gibt, wie aus der Uratmosphäre unter
den damaligen Bedingungen die Bausteine des Lebens entstanden sein
könnten. In einen Kolben füllte er die Gase der vermuteten Uratmosphäre und simulierte mit Hilfe von elektrischen Ladungen Gewitter.
Durch das Gasgemisch der Uratmosphäre leitete er Wasserdampf.
Bei dem Versuch bildeten sich organische Verbindungen, zum Beispiel
_________________________________________________________
_________________________________________________________
_________________________________________________________.
5
Stanley Millers Experiment zur Uratmosphäre
Zugabe von:
Reaktionsprodukte in der Vorlage:
Arbeitsaufgabe: Ergänze die Beschriftung!
6
Versteinerungen, stumme Zeugen der Urzeit
Im Grand Canyon der USA, der größten Schlucht der Erde, liegen
Gesteinsschichten von verschiedenen Erdzeitaltern übereinander. Die
älteren Schichten liegen tiefer, die neueren höher. In jeder Schicht sind
charakteristische, versteinerte Überreste von Lebewesen vorhanden, die
_________________. In 500 Millionen Jahren alten Schichten findet
man viele Gliederfüßer, zum Beispiel Trilobiten. In 100-200 Millionen
Jahren alten Schichten treten in großer Vielfalt Ammoniten, Belemniten,
Seeigel oder Muscheln auf.
Arbeitsaufgabe: Beschrifte die Versteinerungen und gib das Alter an!
7
Die heute ausgestorbene und zu den Gliederfüßern gehörende
Tierklasse der _____________________ lebte im Schlamm am Boden
von flachen Meeren. Sie wurden bis zu 75cm groß und hatten einen
ausgeprägten Rückenpanzer, der in versteinerter Form heute als Fossil
gefunden wird. Trilobiten lebten im ________________________, dem
Erdaltertum, das mit der Periode des Kambrium vor etwa 542 Millionen
Jahren begann und mit der Periode des Perm vor 251 Millionen Jahren
endete.
Trilobit (Rekonstruktion)
Nautilus (Tintenfisch)
Die __________________ gehörten zu einer ausgestorbenen Gruppe
von Weichtieren. Sie traten erstmals vor ca. 380 Millionen Jahren auf
und starben zusammen mit den Dinosauriern am Ende der Kreidezeit
aus. Sie besaßen eine spiralförmige Schale, die ähnlich wie beim heute
noch lebenden Nautilus in Kammern unterteilt war. Durch das Pumpen
von Wasser in die Kammern, konnte sich das tintenfischähnliche Tier im
Meer auf- und abwärts bewegen.
8
Erdgeschichtliche Zeittafel ab dem Kambrium
Betrachtet man eine geologische Zeittafel fällt auf, dass bestimmte
Lebensformen erst ab einem bestimmten Erdzeitalter auftreten. Manche
Formen
treten
in
bestimmten
Perioden
massenhaft
als
_______________ auf, in vielen Fällen verschwinden sie später wieder.
Große Katastrophen traten jeweils am Ende des Paläozoikums und am
Ende des Mesozoikum auf, also mit Ablauf der Perioden des
___________________ und der _____________________. Dort starb
jeweils ein hoher Anteil der Arten aus. Im Verhältnis zur gesamten
erdgeschichtlichen Entwicklung lebt der Mensch erst seit einem relativ
kurzen Zeitraum. Er erscheint in der Erdneuzeit in der Periode des
________________. Vor etwa 6 Millionen Jahren traten die ersten
Vorfahren des Menschen auf.
9
Der Streit um die Abstammungslehre
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts brach unter den Forschern ein Streit
über das Phänomen aus, warum in jeder Gesteinsschicht immer nur
ganz bestimmte Arten zu finden sind. Die Anhänger von Georges Cuvier
glaubten, dass Arten ________________ sind und nach Katastrophen
immer wieder neu geschaffen werden. Jean-Baptiste de Lamarck und
Étienne Geoffroy Saint-Hilaire behaupteten, dass sich neue Arten aus
______________________________ entwickeln.
Den Streit vor einem wissenschaftlichen Gremium der Pariser Akademie
im Jahre 1830 gewannen die Anhänger Georges Cuviers, da die
Anhänger der ________________________________ zunächst keine
schlagkräftigen Beweise vorlegen konnten. Diese Beweise sollten
jedoch noch folgen, auch wenn Lamarck sie nicht mehr selbst erlebte.
Georges Cuvier
(1769-1832)
Jean-Baptiste de Lamarck
(1744-1829)
Arten sind unveränderlich. Es gab
immer wieder Katastrophen und
Arten wurden immer wieder neu
geschaffen.
Abstammungslehre: Neue Arten
entstehen durch die Umwandlung
älterer Arten. Sie stammen von
urtümlicheren Arten ab.
10
Brückentiere: Der Quastenflosser
Das Skelett der Brust- und Bauchflossen dieses Fisches ist teilweise verknöchert
und mit Muskulatur versehen. Diese Eigenschaft unterscheidet den Quastenflosser
von allen anderen Fischen. Auf den Flossen sitzen zweiseitige Flossenstrahlen wie
eine "Quaste". Da die Brust- und Bauchflossen fast die Funktion von Gliedern
besitzen, könnte der Fisch sich am Boden oder auf Felsvorsprüngen abstützen.
Doch wie sich gezeigt hat, verwendet der Fisch seine Flossen fast ausschließlich
zum Schwimmen. In der Evolutionsforschung sind die Quastenflosser von großer
Bedeutung. Aus einer Art, die früher im Süßwasser lebte, haben sich die ersten
Landwirbeltiere entwickelt. Die knochenverstärkten Flossen gelten als Vorläufer der
späteren Gliedmaßen. Frühere Quastenflosserarten waren auch die ersten, die eine
Lunge entwickelten. Insofern kann der Quastenflosser als Brückentier zwischen den
Fischen und den Amphibien angesehen werden. Bis 1938 hielt man die
Quastenflosser für ausgestorben. Die Wiederentdeckung ist eine abenteuerliche
Geschichte, die in Grzimeks Tierleben ausführlich geschildert wird:
„Es war am 22. Dezember 1938. In East-London, einer Hafenstadt an der Ostküste Südafrikas, sah
Miss M. Courtnay-Latimer, die Kustodin des städtischen Museums, sich interessiert ein paar Haie an,
die ein Fischdampfer eingebracht hatte. Unter ihnen befand sich ein stark mitgenommener, ganz
ungewöhnlicher Fisch, der mehr als anderthalb Meter lang war und 114 Pfund wog. Er war stahlblau,
hatte große Schuppen, einen mächtigen Unterkiefer und fleischige Flossen, die wie Gliedmaßen
abstanden. Er sah so merkwürdig aus, dass Miss Latimer es für das beste hielt, ihn zu konservieren.
Sie transportierte den schweren, schmutzigen, öltriefenden Fisch ins Museum und versuchte dort,
seine Artzugehörigkeit festzustellen. Aber sie konnte in ihren Nachschlagewerken keinen ähnlichen
Fisch finden. So machte sie von ihm eine Skizze und schickte sie an Professor J.L.B. Smith, den
berühmten Fischkundler an der Rhodes-Universität in Grahamstown, Südafrika. Professor Smith, der
über hundert Fischarten entdeckt und benannt hat, war wie vom Donner gerührt: "Ich wäre kaum
erstaunter gewesen, wenn mir auf der Straße ein Dinosaurier begegnet wäre". Denn dieser Fisch hätte
eigentlich schon mit den Dinosauriern ausgestorben sein müssen. Er war den Biologen nur aus
versteinerten Abdrücken bekannt, die vor Jahrmillionen entstanden waren. Hier hatte man ein
Lebewesen vor sich, das sich seit mindestens 60 Millionen Jahren kaum verändert hatte. "So
unglaublich es schien", sagte Professor Smith, "ich musste den Fisch als einen Hohlstachler
bestimmen. Zu Ehren von Miss Latimer nannte ich ihn Latimeria." Der Fisch erhielt den Artnamen
chalumnae nach dem Fluss Chalumna, an dessen Mündung er gefangen wurde.
Ein zweiter Quastenflosser wurde erst im Jahre 1952 gefangen, nachdem Professor
Smith auf Flugblättern, die er in allen Häfen aushängen hatte lassen, eine hohe
Belohnung versprach. Es stellte sich später heraus, dass der Fisch bei den
Eingeborenen der Komoren schon längst unter dem Namen "Kombessa" bekannt
war und auf ihrem Speisezettel stand. Am Ende des 20. Jahrhunderts wurde ein
zweiter Lebensraum der Quastenflosser auf der anderen Seite des Indischen
Ozeans, vor der Küste Indonesiens entdeckt.
11
Archaeopteryx - Dinosaurier oder Vogel?
Reptil (Compsognathus)
Archaeopteryx
Vogel
Im Jahr 1860 entdeckte man in einem Steinbruch bei Solnhofen einen fossilen
Abdruck mit einer Feder. Wenig später kam ein Skelett ohne Kopf hervor, das
gleichzeitig Reptilien- und Vogelmerkmale aufwies. Heute befindet sich dieses
"Londoner Exemplar" im Natural History Museum. Der zweite Skelettfund in Eichstätt
östlich von Solnhofen brachte im Jahr 1876 ein vollständig erhaltenes Skelett mit
Kopf hervor. Bis heute wurden nur wenige vollständige Archaeopteryx-Skelette
gefunden. Wenn man den Archaeopteryx mit einem Dinosaurier vergleicht, ergeben
sich einige Unterschiede. Compsognathus war ein kleiner, wendiger,
fleischfressender Dinosaurier, der bis vor etwa 66 Millionen Jahren in der Kreidezeit
lebte. Er lief aufrecht auf zwei Beinen und wurde nicht einmal einen Meter groß.
Merkmal
Haut mit Federn oder
Mit Schuppen?
Länge des
Schwanzskeletts?
Flügel
vorhanden?
Armskelett mit
Krallen besetzt?
Armskelett zum
Greifen oder Fliegen?
Fußskelett mit Krallen
besetzt?
Gabelbein für Flügelhebemuskeln vorhanden?
Stärke des
Brustbeins?
Kiefer mit Zähnen oder
mit Hornschnabel?
Reptil
Archaeopteryx
Arbeitsaufgaben:
1. Vergleiche den Archaeopteryx mit dem Vogel und dem Reptil.
2. War der Archaeopteryx ein Dinosaurier oder ein Vogel? Begründe!
Vogel
12
Homologe und analoge Organe
Nahe Verwandtschaft erkennt man in der Tierwelt oft an Ähnlichkeiten.
Die ähnlich aufgebauten Gliedmaßen der Wirbeltiere beruhen auf dem
selben Grundplan. Alle Landwirbeltiere stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Eine solche Ähnlichkeit wird als homolog
bezeichnet. Die homologen Gliedmaßen, die homologen Organe und
teilweise auch das homologe Verhalten der Wirbeltiere dienen heute als
Beweis für die Richtigkeit von Lamarcks Abstammungslehre.
Mensch
Maulwurf
Hund
Pferd
Es kann aber auch vorkommen, dass sich Organe von nicht miteinander
verwandten Tierarten stark ähneln. Die wie der Maulwurf im Boden
lebende Maulwurfsgrille besitzt ein Graborgan, das dem des Maulwurfs
ähnelt. Man bezeichnet eine solche Ähnlichkeit als analog Die
Anpassung an den Lebensraum unter der Erde erfolgte beim Maulwurf
(Bild unten links) und bei der Maulwurfsgrille (Bild unten rechts) durch
einen unterschiedlichen Grundbauplan. Das Phänomen nennt man auch
Konvergenz.
13
Weitere Beweise: DNS und Keimesentwicklung
Alle Lebewesen enthalten als Erbanlage eine ______, die sich nur in der
Anordnung ihrer organischen ______ unterscheidet. Die Reihenfolge
und die Anordnung der organischen Basen bestimmt die Art der
vorliegenden Informationen im Erbmaterial. Teilabschnitte der DNS
heißen _____. Alle Lebewesen übersetzen die genetisch vorliegenden
Informationen gleich, sie benützen den gleichen genetischen Code in
ihrer DNS. Dies ist ein Beweis dafür, dass alle Lebewesen der Erde
miteinander verwandt sind.
Jeder Wirbeltierembryo entwickelt kurzzeitig eine Kiemen- und eine
Schwanzanlage. Die Entwicklungsgeschichte eines Lebewesens ist in
seiner _______ enthalten. Das Bild unten zeigt jeweils drei verschiedene
Entwicklungsstadien bei der Keimesentwicklung von Embryonen bei
verschiedenen Wirbeltieren. Interessant ist vor allem die hohe
Übereinstimmung der Gestaltformen im ________________. Zunächst
besitzen alle fünf Embryonen eine Kiemenbogenanlage, nur beim Fisch
entwickeln sich daraus die Kiemen.
1. Stadium
2. Stadium
3. Stadium
Embryo von:
14
Serumreaktion
Injiziert man einem Kaninchen Blutserum des Menschen, bilden sich
beim Kaninchen Antikörper gegen das artfremde Eiweiß aus dem
Menschenblut. Aus dem Blut des Kaninchens lässt sich dann ein
Testserum gewinnen. Dieses bildet bei der Zugabe von Bluteiweiß eines
anderen Tieres, zum Beispiel mit dem Blut eines Pferdes, einen
Niederschlag. Je mehr Eiweiß bei dieser Serumreaktion ausfällt, umso
enger verwandt sind die beiden untersuchten Lebewesen.
Zusammenfassung: Zähle die Beweise für die Abstammungslehre auf!
1. ________________________________________________________
2. ________________________________________________________
3. ________________________________________________________
4. ________________________________________________________
5. ________________________________________________________
15
Die Evolutionstheorie nach Charles Darwin
Jean Baptiste de Lamarck (1744-1829) nahm noch an, dass ein
Lebewesen eine Eigenschaft, das es während seines Lebens erwirbt,
auf seine Nachkommen vererben kann. Er glaubte, dass die Giraffen
durch dauerndes Strecken der Hälse während ihres Lebens längere
Hälse bekommen hatten und diese erworbene Eigenschaft dann ihren
Nachkommen vererbten. Im Laufe der Zeit hätten sich so kurzhalsigen
Urgiraffen langhalsige Tiere entwickelt.
Nach der Theorie von Charles Darwin (1809-1882) gab es früher
manchmal zufällig einige Exemplare langhalsiger Giraffen. Eine Giraffe
mit einem etwas längeren Hals konnte beispielsweise durch eine
Mutation, durch eine zufällige Änderung im Erbgut bei der Fortpflanzung
entstehen. Die langhalsigen Giraffen kamen besser an das Laub der
Bäume. Sie erreichten damit einen Vorteil, sie lebten länger, und sie
konnten sich besser vermehren. Die kurzhalsigen Giraffen starben nach
und nach aus. Diese Auslese, die durch die Anforderung der Umwelt
verursacht wird, nennt man Selektion,
16
Vom Urpferd zum heutigen Pferd
Nach der darwinschen Evolutionstheorie sind die heutigen Pferde im
Laufe der Zeit aus kleineren Vorfahren entstanden. Das Urpferdchen
lebte vor etwa 50 Millionen Jahren in den Wäldern Nordamerikas. Es
war kaum größer als eine heutige Hauskatze und hatte ursprünglich an
den Vorderbeinen vier Zehen. Durch das Spreizen der Zehen versank
das Urpferdchen nicht im weichen Waldboden. Im Laufe der Zeit
breiteten sich die Steppenlandschaften auf der Erde immer mehr aus.
Arbeitsaufgabe: Beschreibe wie sich die Pferde aufgrund der
veränderten Umweltbedingungen angepasst und weiter entwickelt
haben.
17
Isolation, Selektion, Mimese und Mimikry
Ein weiterer wichtiger Faktor zur Entstehung von Arten ist die
geographische Trennung zwischen den Lebewesen. Erst wenn sich neu
entstandene Arten (z. B. langhalsige Giraffen) durch Isolation längere
Zeit nicht mehr mit den alten Arten (z. B. kurzhalsige Giraffen) paaren,
kann sich eine neue Art festigen. So sind die Beuteltiere Australiens
(z.B. Känguruh, Koala oder Beutelwolf) erhalten geblieben. Australien ist
im Laufe der erdgeschichtlichen Entwicklung durch ein Auseinandertriften der Kontinente entstanden.
perfekte Tarnung durch Mimese:
Der Gartenbaumläufer
Nachahmung durch Mimikry:
Die Fliegenragwurz
Die Tarnung durch Nachahmung der Umgebung nennt man im Tier- und
Pflanzenreich Mimese. Sie ist in der Natur weit verbreitet. Nach Darwins
Theorie, haben diejenigen Vorfahren des Gartenbaumläufers überlebt,
die die beste Tarnung besaßen, denn sie wurden am wenigsten
gefressen und hatten einen Selektionsvorteil. Allerdings ist bis heute
nicht eindeutig geklärt, ob das Phänomen der Mimese auf die Selektion
zurückzuführen ist. In manchen Fällen ist zu vermuten, dass weitere,
bisher unbekannte Faktoren eine Rolle spielen, wie das nachfolgende
Beispiel zeigt: Manche Lebewesen setzen die Möglichkeiten der
Evolution kreativ ein, indem sie durch Mimikry andere Arten nachahmen
und täuschen. Die Blüte der Orchidee Fliegenragwurz ahmt
beispielsweise die Form und das Aussehen einer weiblichen Fliege
nach. Durch das Aussehen der Blüten werden männliche Fliegen
angelockt, die eine Begattung mit dem vermeintlichen Weibchen
versuchen. Durch diesen Täuschungsversuch übertragen die
männlichen Fliegen die Pollenpakete von Blüte zu Blüte und sichern so
die Fortpflanzung der Fliegenragwurz.
18
Vom Aussterben und Ausrotten
Im Laufe der Evolutionsgeschichte gab es immer wieder ein Aussterben
von Tierarten oder ganzer Tierklassen durch natürliche Selektion. Die
Säbelzahntiger lebten bis vor etwa 10000 Jahren in Nordamerika und
Europa. Sie hatten messerscharfe, bis zu 18cm lange, aus dem Maul
herausragende Fangzähne. Das Verschwinden der Säbelzahntiger fiel in
eine Epoche, in der viele große Säugetierarten ausstarben. Die zu den
Elefanten gehörenden Mammuts lebten bis vor etwa 11000 Jahren. Sie
besaßen bis zu 5 Meter lange Stoßzähne und erreichten eine Höhe von
mehr als 4 Meter. Sie waren in den kalten Klimazonen des Nordens weit
verbreitet. Für die damaligen Steinzeitmenschen dienten die Stoßzähne
zur Werkzeugherstellung, aus der sehr dicken Haut und dem dichten
Fell fertigten sie Kleidung und das Fleisch stellte eine wichtige
Nahrungsquelle dar.
Mammut
Asiatischer Elefant
Genaugenommen sind die Dinosaurier am Ende der Kreidezeit gar nicht
ausgestorben, sondern sie haben sich einfach weiterentwickelt. Der
Archaeopteryx ist ein Vorfahre der heutigen Vögel. In der Neuzeit ist vor
allem der Mensch für das weit verbreitete Ausrotten von Tierarten
verantwortlich. Der Mensch ändert die Lebensbedingungen so schnell,
dass sich die anderen Lebewesen nicht in so kurzer Zeit anpassen
können.
Arbeitsaufgabe: Diskutiere die Positionen und argumentiere!
Position 1: Das Ausrotten von Tierarten durch den Menschen ist nur eine
weitere „Stufe“ der Evolution, der Mensch wird überleben.
Position 2: Das Handeln des Menschen ist eine Fehlentwicklung.
Position 3: Der Mensch ist verantwortlich für die Schöpfung, da er sich
einem Großteil seiner Fehler bewusst ist.
19
Die Entwicklung der Wirbeltiere
Bis vor etwa 400 Millionen Jahren, im Zeitalter des Devon, lebten die
Wirbeltiere ausschließlich als Fische im Wasser. Dann begann die
unaufhaltsame Eroberung des Landes. Die Fische hatten bis dahin je zwei
Paar Brust- und Bauchflossen als Gliedmaßen. Für die Fortbewegung auf
dem Land sind jedoch Arme oder Beine notwendig. Der heute noch
lebende, zu den Fischen zählende Quastenflosser hatte als erster Fisch ein
knochenverstärktes Brustflossenpaar.
Der Panzerlurch Ichthyostega entwickelte sich aus seinem Vorgänger, dem
Quastenflosser und starb vor etwa 350 Millionen Jahren aus. Er war eines
der ersten Wirbeltiere, die mit vier Beinen und einer Lunge ausgestattet,
auf dem Festland umherstapfte. Ichthyostega gilt als Übergangsformen
zwischen den Fischen und den Amphibien. Auch wenn er in der Evolution
nur einen Seitenzweig darstellte, verdeutlicht seine Körperform die Nähe zu
den Fischen (Schwanz) und zu den Amphibien.
Aus den Panzerlurchen entstanden zwei frühe Formen der Reptilien: die
echsenhaften Reptilien und die säugetierähnlichen Reptilien. Hylonymus
wird den echsenhaften Reptilien zugeordnet. Die Reptilien unterschieden
sich von den Amphibien dadurch, dass ihre Haut von Hornschuppen oder
von Knochenplatten bedeckt war. Außerdem hatten sie Zähne, besaßen
eine verbesserte Lungenatmung und legten Eier. Dies ermöglichte eine
weitergehende Unabhängigkeit vom Wasser.
Thrinaxodon erinnert aufgrund seines Felles und der Schnurrhaare an
einen heutigen Hund und war eine Spätform der säugetierähnlichen
Reptilien. Thrinaxodon kann wie alle säugetierähnlichen Reptilien als eine
Übergangsform zwischen den Reptilien und den Säugetieren angesehen
werden.
Neben den echsenhaften und den säugetierähnlichen Reptilien
entwickelten sich die Fischsaurier. Diese Saurierarten gingen wieder in das
Wasser. Die Ichthyosaurier ernährten sich räuberisch von Fischen und
anderen damals lebenden Meerestieren wie zum Beispiel von Ammoniten
oder von Belemniten.
Aus den Archosauriern gingen die Flugsaurier, die Dinosaurier und die
Krokodile hervor. Quetzalcoatlus war wahrscheinlich der größte jemals
lebende Flugsaurier. Den Namen erhielt er von dem Gott Quetzalcoatl,
dem Windgott der Azteken und der Mayas. Sein Kopf war etwa so groß wie
ein ausgewachsener Mensch, seine Flügelspannweite betrug bis zu 12
Meter, damit besaß er die Größe eines Kleinflugzeuges. Die Flugsaurier
besaßen eine Flughaut als Flügel.
Die aus den Archosauriern entstandenen Dinosaurier lassen sich in zwei Ordnungen einteilen: den
Vogelbeckendinosauriern und den Echsenbeckendinosauriern. Die Zuordnung hängt von der
Hüftknochenstellung ab. Die Dinosaurier traten zum ersten Mal vor etwa 220 Millionen Jahren, in der
späten Triaszeit auf.
Echsenbecken-Dinosaurier
Vogelbecken-Dinosaurier
20
Der vor etwa 150 Millionen Jahren in der Jurazeit lebende Stegosaurus war
ein typischer Vertreter der Vogelbeckendinosaurier und ernährte sich wie
alle Dinosaurier dieser Gruppe ausschließlich von Pflanzen. Mit seinem mit
gewaltigen Stacheln besetzen Schwanz konnte das bis zu 6 Meter lange
Tier Angreifer mit wirkungsvollen Schlägen abwehren.
Die wuchtigen Platten auf dem Rücken des Stegosaurus waren von vielen Blutgefäßen durchzogen
und konnten wahrscheinlich Wärme aufnehmen. Dies ist ein erster Hinweis darauf, dass die
Dinosaurier - entgegen der ursprünglichen Annahme - warmblütige Tiere waren und ein
hochentwickeltes Kreislaufsystem besaßen. Die Haut der Dinosaurier war von strapazierfähigen
Hornschuppen überzogen und stellte einen wirksamen Verdunstungsschutz dar.
Compsognathus war ein Vertreter der Echsenbeckendinosaurier. Dieser
relativ kleine, nicht einmal ein Meter große, fleischfressende Dinosaurier
lief aufrecht auf zwei Beinen und war sehr wendig. Er besaß wie alle
anderen Dinosaurier und wie die heutigen Vögel bereits hohle Knochen.
Wie die anderen Dinosaurier besaß Compsognathus ein relativ großes
Kleinhirn, was seine Wendigkeit erklärte.
Bei mehreren Ausgrabungen stießen die Forscher auf versteinerte Dinosauriernester, die Überreste
von Jungtieren und zerbrochenen Eierschalen enthielten. Die Funde bewiesen, dass die Dinosaurier
ihre Jungen fütterten und aktive Brutpflege betrieben. Dies war einer der vielen Gründe für das
erfolgreiche und jahrhundertelange Auftreten einer Tierordnung.
Der fleischfressende Deinonychus besaß am Fuß eine ca. 13cm
lange, spitz auslaufende Kralle, die er beim Anspringen der Beute
einsetzte. Der Schädel des Dinosauriers wies zahlreiche
Hohlräume auf. Dadurch wurde das Gewicht so gering wie möglich
gehalten, und die Kiefermuskulatur konnte sich in hohem Maße
ausbilden. Mit Hilfe seiner kräftigen Muskulatur am Hals und den
sägeartig, gezackten Zähnen konnte er aus den Opfern große
Fleischstücke herausreißen.
Deinonychus war wie alle anderen Raubdinosaurier relativ intelligent und besaß ein großes Kleinhirn.
Dies ermöglichte schnelle Bewegungsfähigkeit und gut ausgeprägte Sinnesorgane. Deinonychus lebte
vor ca. 100 Millionen Jahren in der späten Kreidezeit.
Der Brachiosaurus als Pflanzenfresser war im Vergleich zu den Raubsauriern eher schwerfällig. Er
wurde über 12 Meter hoch und wog bis zu 30 Tonnen. Damit die Dinosaurier ein solches Gewicht
überhaupt tragen konnten, besaßen sie wie die Vögel hohle Knochen. Außerdem hatten sie im
Gegensatz zu den heutigen Reptilien (Echsen und Schlangen) ein gekammertes Herz, ähnlich wie die
Krokodile. Die Dinosaurier waren demnach keine Kaltblütler sondern warmblütige Tiere.
Archaeopteryx gilt als Vorfahre der Vögel. Er besaß Federn und konnte im
Gleitflug eine kürzere Strecke zurücklegen. Die Länge des
Schwanzskeletts und der mit Zähnen besetzte Kiefer sind typische
Reptilienmerkmale. Archaeopteryx gilt aufgrund seiner gleichzeitig
vorliegenden Reptilien- und Vogelmerkmale als "Brückenform" zwischen
den Reptilien und den Vögeln.
Merkwürdigerweise starben die Dinosaurier und die Flugsaurier am Ende der Kreidezeit, vor etwa 66
Millionen Jahren in einem kurzen Zeitraum aus. Das Aussterben von über 63 Prozent aller Tierarten
deutet darauf hin, dass unser Planet von einer schrecklichen Katastrophe heimgesucht wurde.
Wahrscheinlich wurde die Erde von einem etwa 10 Kilometer großen Meteoriten oder Kometen
getroffen. Dabei gab es eine riesige Explosion, einen Feuersturm und verheerende Erdbeben. Riesige
Flutwellen überrollten die Erde und schwere Stürme sorgten für Schrecken und Tod. Noch heute kann
man bei Ausgrabungen auf der Insel Mon in Dänemark in der 66 Millionen Jahre alten Fischtonschicht
die Asche der Katastrophe finden.
21
Die Entwicklung
der Wirbeltiere
22
Arbeitsaufgaben:
1. Schneide die Bilder unten aus und klebe sie in das Schaubild (vorherige Seite)!
2. Erörtere, warum die Dinosaurier so lange erfolgreich waren!
23
"Lucy" - Urahn des Menschen
Im Jahre 1974 suchte der amerikanische
Paläonthropologe Donald Johanson (geb.
28.6.1943) in der äthiopischen Afar-Wüste bei
Hadar gemeinsam mit anderen Kollegen nach
Überresten der menschlichen Vorfahren. In
dieser Gegend wurden immer wieder durch
wenige, aber starke Regenfälle Fossilien
freigespült. Am 24. November fand Johanson
zusammen mit dem Kollegen Tom Gray einen
kleinen Schädel, der sich als Teil eines Skeletts
erwies. Das teilweise erhaltene Skelett erhielt
die wissenschaftliche Bezeichnung "Afar
Locality (A.L.) 288-1. Weltberühmt wurde das
Skelett aber unter dem Namen "Lucy". Wie das
Skelett zu seinem Namen kam, schildert der
Entdecker Donald Johanson in einem seiner
Bücher selbst:
„...Als wir uns zum Gehen wandten, sah ich auf halber
Höhe am Hang etwas liegen (...) „Mein Gott!“ rief Gray. Er
hob es auf. Es war die Rückseite eines kleinen Schädels.
In
unmittelbarer
Nähe
lag
ein
Teil
eines
Oberschenkelknochens, ein Hüftknochen (...) Könnten es
Teile eines einzigen, sehr primitiven Skeletts sein? Ein
solches Skelett war noch nirgends gefunden worden.
‘Etwas ganz Großes‘, sagte Gray immer wieder, ‘etwas
ganz Großes‘.
In der ersten Nacht nach der Entdeckung gingen wir nicht
zu Bett. Wir redeten unaufhörlich und tranken ein Bier
nach dem anderen. Wir hatten ein Tonbandgerät im
Lager und dazu ein Band mit dem Beatles-Song „Lucy in
the Sky with Diamonds“. Wir ließen dieses Band immer
wieder mit voller Lautstärke ablaufen. Irgendwann an
diesem unvergesslichen Abend – ich kann mich an den
genauen Zeitpunkt nicht mehr erinnern – gaben wir dem
Skelett den Namen „Lucy“, und seither heißt es so...“
Anhand der geringen Größe des Skeletts (1,05 Meter) und durch den Vergleich
später gefundener Fossilien dieser Art wurde Lucy als weibliches Exemplar
bestimmt. Von den ursprünglich 207 vorhandenen Skelett-Knochen wurden
allerdings nur 47 gefunden.
Bis heute sind sich die Forscher noch nicht ganz einig, wie Lucy lebte. Aus der relativ
breiten Form der Beckenknochen kann man schließen, dass sie bereits auf zwei
Beinen ging. In Tansania fand man Fußspuren von Artgenossen in 3,5 Millionen
Jahre alter Vulkanasche. Allerdings weisen die langen Arme und die gebogenen
Handknochen darauf hin, dass Lucy auch geschickt in den Bäumen klettern konnte.
Im Jahre 1978 wurde Lucy auf einer Tagung erstmals als Hominidenart
Australopithecus afarensis bezeichnet.
24
Schädel- und Beckenvergleich mit „Lucy“
Schimpanse
„Lucy“
Jetztmensch
Arbeitsaufgabe: Vergleiche in einer Tabelle die Schädel und die Becken.
Schimpanse
Lucy
Schädel
Becken
War Lucy eher ein Affe oder eher eine Frühform des Menschen?
Jetztmensch
25
Die Entwicklung des Menschen
Als Hominide wird ein Mensch, ein menschlicher Vorfahre oder ein ausgestorbener,
naher Verwandter mit aufrechtem Gang bezeichnet. Die heutigen Affen und der
Mensch besitzen sehr wahrscheinlich einen gemeinsamen Vorfahren. Aufgrund
neuerer genetischer Untersuchungen geht man davon aus, dass die Aufspaltung von
Schimpanse und Mensch vor ca. 6 Millionen Jahren stattgefunden hat. Die aufrecht
gehenden Hominiden entstanden vor ca. 4-6 Millionen Jahren.
Australopithecus anamensis
Alter: 4,2 bis 3,8 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,20 m
Hirnvolumen: 300-400 cm³
Besonderheiten: Dieser Frühmensch konnte wahrscheinlich schon
auf zwei Beinen gehen. Er hatte verstärkte Knochen unterhalb des
Kniegelenks.
Australopithecus afarensis
Alter: 3,7 bis 2,9 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,50 m
Hirnvolumen: 400-500 cm³
Besonderheiten: Das von dem amerikanischen Forscher Donald
Johanson im Jahre 1974 gefundene Skelett "Lucy" wird zu diesem
Hominiden gerechnet. A. afarensis konnte gut klettern und lief am
Boden auf zwei oder vier Beinen.
Australopithecus africanus
Alter: 3 bis 2 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,40 m
Hirnvolumen: 400-500 cm³
Besonderheiten: Ein Skelett dieses Australopithecus wurde bereits
im Jahre 1924 gefunden. Africanus war wie A. afarensis und A.
anamensis ein Pflanzenfresser.
Paranthropus boisei
Alter: 2,4 bis 1,1 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,40 m
Hirnvolumen: 530 cm³
Besonderheiten: Paranthropus boisei besaß die größten
Backenzähne aller Hominiden und konnte damit harte
Pflanzennahrung wie Samen, Nüsse und Fasern zerkleinern.
Homo rudolfensis
Alter: 2,5 bis 1,8 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,55 m
Hirnvolumen: 600-800 cm³
Besonderheiten: Homo rudolfensis hatte vermutlich die ersten
Werkzeuge entwickelt, um Nahrung zu zerkleinern. Er hatte ein
kleineres Gebiss als sein Vorgänger. Sein Name bedeutet so viel
wie "Mensch vom Rudolfsee", einer früheren Bezeichnung für den
Turkanasee in Kenia.
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Homo habilis
Alter: 2,1 bis 1,5 Millionen Jahre
Größe: ca. 1,45 m
Hirnvolumen: 500-650 cm³
Besonderheiten: Der Name bedeutet "befähigter Mensch". Homo
Habilis stellte bereits einfache Steinwerkzeuge her und ernährte
sich von gemischter Kost.
Homo erectus
Alter: 1,8 Millionen bis 40 000 Jahre
Größe: ca. 1,65m
Hirnvolumen: 750-1250 cm³
Besonderheiten: Der "aufrecht gehende Mensch" wanderte als
erster Mensch aus Afrika aus. Er benutzte das Feuer und stellte
Faustkeile her. Damit konnte er Tiere zerlegen.
Homo sapiens neanderthalensis
Alter: 220 000 bis 27 000 Jahre
Größe: ca. 1,60m
Hirnvolumen: 1200-1750 cm³
Besonderheiten: Der Neandertaler war in Europa und Vorderasien
beheimatet. Der Name bezieht sich auf die ersten Skelettfunde im
Neandertal bei Düsseldorf. Er war sehr muskulös, war an das kalte
Klima des damaligen Europas angepasst und bestattete seine
Toten.
Homo sapiens sapiens
Alter: 150 000 bis heute
Größe: ca. 1,75m
Hirnvolumen: 1200-1700 cm³
Besonderheiten: Im Gegensatz zum Neandertaler waren die
Vorfahren des heutigen Menschen keine Höhlenbewohner,
sondern vorwiegend Steppen- und Waldgänger.
Dies ermöglichte ihnen einen Weitblick, was möglicherweise beim Rückgang der Eiszeit einen
Evolutionsvorteil darstellte. Der Jetztmensch hat in den letzten 10000 Jahren eine bemerkenswerte
kulturelle und technische Entwicklung durchgemacht. Homo sapiens sapiens bedeutet soviel wie "Der
besonders kluge und weise Mensch". Nach einer anderen Theorie ist der Neanderthaler nicht
ausgestorben, sondern er hat sich mit dem Homo sapiens sapiens gekreuzt.
Für die Entwicklung des Menschen sind die Wanderungen seiner Vorfahren von
besonderer Bedeutung. Nach der "Out-of-Africa"-Theorie verließen vor etwa
einhunderttausend Jahren die ersten Hominiden Afrika und gelangten zunächst in
den nahen Osten. Von dort aus verbreiteten sie sich nach Asien und Europa und
später über Sibirien und die Beringstraße nach Amerika. Nach der multiregionalen
Theorie des amerikanischen Menschenforschers Alan Thorne hat sich die Evolution
zum modernen Menschen jedoch parallel in Afrika, Asien und Europa aus
verschiedenen Zwischenformen entwickelt.
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Arbeitsaufgabe:
Schneide die Bilder von den Hominiden aus und erstelle einen Stammbaum.
Beschrifte die „Ahnengalerie“ im Stammbaum mit den korrekten Bezeichnungen!
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Charles Darwin (1809-1882)