Onlinekurs „Extinctions: Past and Present“

Onlinekurs „Extinctions: Past and Present(„Artensterben: Vergangenheit und Gegenwart“)

In diesem Onlinekurs der University of Cape Town geht es um die Entstehung des Leben auf der Erde, die fünf großen Massenaussterbeereignisse der Arten sowie um den derzeitigen Artenschwund, der auch als sechstes Massenaussterben angesehen wird.

Durch die Videos führt die Professorin Anusuya Chinsamy-Turan, eine Paläobiologin an der University of Cape Town und Autorin von akademischen Büchern und Kinderbüchern über Fossilien.

Der Kurs dauert fünf Wochen und ist so aufgeteilt:

  • Woche Eins: Der Überblick über eine Geschichte des Lebens auf der Erde
  • Zweite Woche: Das erste und zweite Massensterbensereignis
  • Woche Drei: Bewegung an Land und das größte Massensterbensereignis
  • Woche vier: Das vierte und fünfte Massensterbensereignis
  • Woche fünf: Bedrohungen für Organismen heute
Logos der University of Cape Town und von FutureLearn, wo der Kurs Online stattfindet.

Das Arten aussterben ist ein normaler Bestandteil des Lebens auf der Erde. Anhand von Fossilien konnte festgestellt werden, dass es eine „Hintergrundaussterberate“ gibt. Bei dieser sterben pro Million Jahren 10 bis 20 Prozent der Arten aus. Bei den fünf großen Masseaussterbeereignissen starben mehr als 50 bis 75 Prozent aller damals lebenden Arten aus.

Unterschieden werden diese fünf Aussterbeereignisse („Big Five“):

  1. Ende des Ordoviziums vor 443 Millionen Jahren (mya, million years ago). Massensterben im Ordovizium-Silur.
  2. Enddevon vor 373 Millionen Jahre. 
  3. Ende Perm vor 252 Millionen Jahre. Das größte Aussterbeereignis.
  4. Ende der Trias vor 208 Millionen Jahren. „Trias-Jurassic“-Massenaussterben.
  5. Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahre. ‚Kreide-Tertiär‘ oder ‚Kreide-Paläogen‘ Aussterbeereignis.

Fossilien als Grundlage

Die harten Bestandteile von Tieren (Zähne, Knochen, Muscheln) und Pflanzen können unter bestimmten Bedingungen in Gesteine eingebaut werden und somit zu Fosslien werden. Diese Fossilien im Gestein können datiert werden, sodass man einen Hinweis auf das Alter des Lebewesens abschätzen kann. Weiche Bestandteile werden kaum im Gestein konserviert.

Seelilien-Fossilien aus Lindlar. Seelilien sind keine Pflanzen, sondern eine Lebensform die den Seeigeln und Seesternen (diese Tiere gehören alle zum Stamm der Stachelhäuter) ähnlich ist, allerdings sind die Seelilien aufgrund ihrer Wurzeln an einen Standort gebunden.

Zur Bestimmung des Alters von Fossilien wird die Radiometrische Datierung angewendet. Im Gestein sind radioaktive Atome eingeschlossen, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit zerfallen. Die Forscher messen nun die im Gestein verbliebenen instabilen Atome und vergleichen sie mit der Menge der stabilen Tochteratome, woraus sie nun das Alter des Gesteins und damit der Fossilien abschätzen können.

Normalerweise werden Fossilien in Sedimentgestein (Ablagerungsgestein) gefunden, gar nicht im magmatischem Gestein (Erstarrungsgestein). Das Sedimentgestein kann mit radioaktivem Kohlenstoff datiert werden. Diese Methode funktioniert allerdings nur für Gestein, das jünger als ca. 50.000 Jahre ist, da Kohlenstoff schnell zerfällt. Aber die Forscher wollen auch die älteren Gesteine datieren. Daher wird nach Schichten von Eruptivgestein oder Vulkanasche gesucht, die sich über bzw. unter dem gefundenen Fossil befand. Diese werden dann datiert, sodass man durch diese Einklammerung das Alter des Fossils bestimmt (Quelle: evolution.berkeley.edu/radiometric-dating, siehe auch: de.wikipedia.org/wiki/Radiometrische_Datierung)

Mittels der Fossilien kann nun die Entwicklung des Leben auf der Erde rekonstruiert werden. Das Leben auf der Erde begann vor 3,8 Milliarden Jahren (das Alter der Erde selber wird auf 4,5 Milliarden Jahre geschätz). Mit dem großen Fossilienbestand kann die Entwicklung des Lebens auf der Erde und das Aussterben von Arten verstanden werden.

Erste Lebensformen und die Kambrische Explosion

Die explosionsartige Entwicklung der Artenvielfalt vor 542 Millionen Jahren wird, nach dem Zeitalter der Erdgeschichte Kambrium, vor 541 bis vor 485,4 Millionen Jahren, die Kambrische Explosion genannt. Diese unglaubliche Artenvielfalt könnte aufgrund des höheren Sauerstoffgehalt oder durch das Vorhandensein homöotischer Gene entstanden sein — abschließend geklärt ist dies noch nicht.

Sicher ist das die ersten Lebenwesen auf der Erde Mikroben (Mikroorganismen) waren. Hier spricht Prof. Anusuya Chinsamy-Turan auch von einer Ähnlichkeit zu Extremophilen, einzelligen Mikroorganismen bzw. den Archaeen (früher auch Archaebakterien genannt). Weil sie unter extremsten Umweltbedingungen leben können werden sie als Extremophile bezeichnet. In 3,4 Milliarden Jahren alten Steinen in Australien wurde mikrobielles Leben gefunden. In Steinen auf Grönland, deren Alter auf 3,7 Milliarden Jahre datiert wurden, wurden mikrobielle Aggregate, sogenannte Stromatolithen, entdeckt. Mikroben wurden zu den erfolgreichsten Organismen und Cyanobakterien (Blaugrünbakterien) veränderten den atmosphärischen Inhalt der Atmosphäre. Cyanobakterien sind der Anfang einer photosynthetischen Gruppe von Organismen, d.h. sie haben die Fähigkeit zur oxygenen Photosynthese, also der Fähigkeit Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln. Sie haben es also geschafft die Energie der Sonne zu nutzen.

Der Evolutionsbiologe Stephen Jay Gould sagt, wir würden im Zeitalter der Bakterien leben. Jeder Mensch trägt rund anderthalb Kilogramm Bakterien in sich, auf der Haut sind ebenfalls Bakterien. Sie bringen uns nicht nur Pest und andere Krankheiten, sondern tun auch Gutes für uns.

Erwähnt wird die Panspermia-Hypothese, nach der einfache Lebewesen aus dem Universum das Leben auf die Erde gebracht haben könnten. So gibt es auf dem Murchison-Meteoriten (fiel 1969 auf Australien) im Adelaide-Museum einige Aminosäuren, die für biologische Prozesse wichtig sind.

In den nächsten Kurseinheiten wird nun auf die beiden Aussterbeereignisse Ende des Ordoviziums vor 443 Millionen Jahren und Enddevon vor 373 Millionen Jahre eingegangen.

Ordovizium und Devon

In der Zeit des Ordovizium vor 485,4 bis vor 443,4 Millionen Jahren (1879 benannt nach dem keltischen Stamm der Ordovicen) lebten in flachen Meeren eine große Anzahl von Wirbellosen und frühen Wirbeltieren, wie z.B. kieferlose Fische und die ersten Fische mit Kiefern. In den Meeren gab es Rot- und Grünalgen, wobei an den Grünalgen wohl die ersten Landpflanzen vor ca. 480 Millionen Jahre hervorgingen. Beweisen lassen sich Landpflanzen anhand von in Argentinien gefundenen versteinerten Sporen, die auf ca. 473 Millionen Jahre datiert werden. Damit wären die ersten Landpflanzen auf Gondwana erschienen, zu der Südamerika damals gehörte.
Das Massenaussterbeereignis Oberes Ordovizium ereignete sich vor etwa 450 bis 440 Millionen Jahren. Es starben bis zu 85 % der Arten aus.

Nordrhein-Westfalen vor 450 Millionen Jahren (Ordovizium) auf dem Kontinent Avalonia. Grafik Sahler 2021 nach Geologischer Dienst NRW.

Im Devon, dem sog. „Zeitalter der Fische“ vor 419,2 Millionen Jahren bis vor 358,9 Millionen Jahren, gab es dann auch die ersten Wälder u.a. mit Archaeopteris-Bäumen. Die Aussterbeereignisse traten um 372 Millionen (sog. Kellwasser-Ereignis) und um 359 Millionen Jahre (Hangenberg-Ereignis) auf. Dabei starb 87% des Meereslebens aus. Als einer der Gründe für dieses Aussterben wird die Entwicklung der Wälder vermutet. Die von den Pflanzen freigesetzten Nährstoffe und Mineralien könnten in die Ozeane gelangt sein und dort zu Algenblüten geführt haben. Die Algen wurden von Bakterien abgebaut, die dabei sehr viel Sauerstoff verbrauchen, sodass in den Meeren anoxischen (sauerstofffreie) Bedingungen herrschten, was zum Tod der Meerestiere führte.

Nordrhein-Westfalen vor 400 Millionen Jahren (Devon) auf dem Kontinent Laurussia (Red-Old-Kontinent). Grafik Sahler 2021 nach Geologischer Dienst NRW.

Bei diesen ersten Massenaussterbeereignissen war vor allem das aquatischen Ökosysteme betroffen, da sich das Leben auf dem Land noch nicht so weit entwickelt hatte.

Skizze von einem Tiktaalik, einem amphibienähnlicher Fleischflosser aus dem Oberdevon. Das gefundene Fossil zählt zu den Übergangsfossilien, da Tiktaalik als eine Übergangsform* von den Fischen zu den Amphibien gesehen wird. (Skizze aus meiner Mitschrift, 2021)
* vgl. Mosaikform, de.wikipedia.org/wiki/Mosaikform und en.wikipedia.org/wiki/Transitional_fossil

Perm

Das Zeitalter Perm dauerte von vor 299 bis vor 251 Millionen Jahren. Das Leben fand auf dem Superkontinent (Pangäa) statt.

Nordrhein-Westfalen vor 260 Millionen Jahren (Perm) auf dem Kontinent Pangäa. Grafik Sahler 2021 nach Geologischer Dienst NRW.

Nun beginnen die Landwirbeltiere (Tetrapoden) das Land zu besiedeln. Zunächst die Amphibien, die noch in Wassernähe lebten, da sie sich im Wasser fortpflanzen. Auch Insekten, Skorpione, Tausendfüßler (alle zu den Gliederfüßer / Arthropoden zählend) kamen ebenfalls an Land. Von den ursprünglichen Amphibien abstammend, entwickelten sich die Reptilien zu dominierenden Landtieren, die ihre Nachkommen in Eiern zur Welt brachten. Vom Eigelb genährt kommt aus dem Ei ein fertiges Reptil, welches eine Miniaturausgabe der Erwachsenen ist und damit keine Metamorphose durchlaufen muss. Damit waren die Reptilien unabhängig vom Wasser geworden, was als großer Fortschritt in der Evolution der Wirbeltiere gesehen wird.

Das Massenaussterbeereignis am Ende des Perm war vor 252 Millionen Jahren. Nun starben 90 % aller Meerestierarten und 70 % der terrestrischen Wirbeltierarten. Meteoriteneinschläge und massive Vulkanausbrüchen werden als Ursachen gesehen. Es dauerte 10 bis 20 Millionen Jahre bis sich die Ökosysteme wieder erholt hatten.

Trias

Das dem Perm folgende Trias war vor 251,9 bis vor 201,3 Millionen Jahren. Die Cynodonten, die sich während des Perm entwickelt hatten, überlebten das große Aussterben, sodass sich aus ihnen auch die Säugetiere entwickeln konnten. Nun entwickeln sich auch räuberische Reptilien, denen der Name Archosaurier gegeben wurde. Im mittleren Trias entwickeln sich aus den Archosaurier die Krokodile und die Dinosaurier. Im Trias lebten die Rauisuchidae, bis zu zehn Meter lange Reptilien die zur Gruppe der Archosaurier gehörten. Gemeinsam mit den Krokodilen werden sie zu den Crurotarsi gezählt

Nordrhein-Westfalen vor 220 Millionen Jahren (Trias) auf dem Kontinent Pangäa. Grafik Sahler 2021 nach Geologischer Dienst NRW..

Der Zusammenbruchs von Pangäa könnte das vierte Massenaussterbeereignis vor 208 Millionen Jahren ausgelöst haben. Vulkanausbrüche könnten zu Veränderung der Atmosphäre und zur Versauerung der Ozeane geführt haben. Diesen Zusammenbruch überlebten die Dinosaurier.

Jura und Kreide

Das Jura begann vor 201,3 Millionen Jahren und endete vor etwa 145 Millionen Jahren. Im frühen Jura zerbrach der Kontinent Pangäa weiter. Nun gab es Laurasia (Nordamerika, Europa) und im Süden Gondwana. Im weiteren Verlauf des Jura zerbrach auch Gondwana

Nordrhein-Westfalen vor 170 Millionen Jahren (Jura )vor dem Kontinent Laurasia. Grafik Sahler 2021 nach Geologischer Dienst NRW..

Ende des Trias waren viele Pflanzenfresser ausgestorben, sodass die Dinosaurier nun deren Platz einnehmen konnten. Vor 150 Millionen Jahren gehen aus einer Seitenlinie der fleischfressenden Dinosauerier Arten hervor, aus denen später die Vögel wurden. Die sich im Trias aus den Cynodonten entwickelten Säugetiere waren kleine, unscheinbare Tiere, die die Größe von Ratten hatten und in der Naxht neben den Dinosauriern ein Schattendasein führten.

Dem Jura folgte die Kreide. An der sog. Kreide-Paläogen-Grenze kam es zu einem Massenaussterben, bei dem 70 bis 75 Prozent aller Tierarten ausstarben, mit dabei waren die Dinosaurier — nur die Vögel überlebten, sodass daher die Dinos weiterhin unter uns sind.

Das sechste Massenaussterbeereignis?

Im letzten Teil des Onlinekurses ging es um den derzeitige Artenschwund. Da dieser von uns Menschen im wesentlichen verursacht wird, haben wir auch die Macht etwas dagegen zu tun. Dazu müssten wir unsere Einstellung und unser Verhalten z.B. „Nutzung der Ressourcen unseres Planeten und unseres Zusammenlebens mit anderen Lebensformen auf der Erde zu ändern.“