Einfuhrung_Evolution_Teil 3.pdf

Ordovizium - Silur - Devon:
Morgenröte unserer heutigen Erde
Marine Bodengemeinschaften aus Gliederfüsslern und
kalkschalen-tragenden Organismen (zB Armfüsser, Muscheln,
Schnecken, Kopffüssler, Korallen, Moostierchen)
Massensterben No. 1 am Ende des Ordoviziums unterbricht
keine der nachfolgenden Entwicklungen
Im Silur Erschliessung der süssen Gewässer als Lebensraum
Im Silur und Devon Evolution und weite Verbreitung der
Panzerfische (Meer und Süsswasser)
Im Ordovizium erste Gerüstriffe aus Korallen, Skelett-
Schwämmen und Moostierchen. Ungebrochene Entwicklung
der Riffe bis gegen Ende Devon. Riffe des Devons mit
‘modernen’ Charakteristika
Im Devon erreichten Riffe und riesige Kalkplattformen das
Maximum des gesamten Phanerozoikums
Erschliessung des Landes durch Pflanzen beginnt im Silur.
Landpflanzen (Gefäßpflanzen) aus Symbiose zwischen
Grünalge und Pilz entstanden
Im späten Devon erstmals ausgedehnte Wälder aus grossen
Farnartigen mit differenzierten Standorten.
Frühe Landfaunen (Silur-Devon) vor allem aus Gliederfüsslern.
Im späten Devon Entwicklung der Lurche aus Fischen mit
Knochenskelett (Quastenflosser; Latimeria: lebendes Fossil)
Massensterben No. 2 im späten Devon beendet Entwicklung der
Riffe, Panzerfische und viele andere Formen verschwinden
Sanders_Evolution

Im Ordovizium erscheinen die schlosstragenden
Armfüsser. Im Paläozoikum
waren die Armfüsser in Flachseen
weit verbreitet, wurden jedoch
im Verlauf des Paläozoikums
von den Muscheln und durch die allgemeine
Zunahme von Sedimentdurchwühlung und
Beutedruck immer mehr verdrängt.
Das Bild zeigt eine im Paläozoikum weit
verbreitete Gruppe von Armfüssern.
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Starke Radiation der Schnecken
(Gastropoda) im Ordovizium.
Schnecke aus dem Silur, mit dem für
die ‘Alt-Schnecken’ typischen
Schlitzband.
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Nautilus, eine primitive und sehr langlebige Kopffüssergattung (lebendes Fossil;
Silur bis heute), zeigt gut die Grundorganisation aller eingerollten Kopffüsser
der Erdgeschichte.
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Im Frühen Devon
erscheinen die
Ammoniten aus der
Ordnung Kopffüsser.
Von da an sind sie
über etwa
350 Millionen
Jahre eine der
häufigsten Gruppen
des marinen
Nektons.
Sie stellen
zahlreiche
Leitfossilien.
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Stimmungsbild aus dem Ordovizium: Ein grosser Kopffüsser
(Orthoceras) ist dabei, einen Trilobiten zu fangen.
Im Hintergrund Einzelkorallen (Rugosen) und Algen.
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Tabulaten oder ‘Bödenkorallen’. Die Tabulaten
waren wichtige Riff-Bauer im Silur und Devon.
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Sanders_Evolution
An Weichböden angepasste
Tabulaten des Ordovizium und Silur.

Blick auf ein kleines Hügel-Riff im Silur
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Blick in ein rekonstruiertes Riff des Silurs (Naturhist Museum Wien)
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Zwei Eurypteriden, marine räuberische
Skorpione bis über 2 m Länge (Silur bis Devon)
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Fossilien von Meeres-Skorpionen
(Eurypteriden)
Rekonstruktion eines Meeres-Skorpions
( Eurypterus, Silur) in Jagdstellung.
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Schwarzschiefer aus dem Silur, mit Graptolithen (‘Striche’).
Die Graptolithen werden in die Nähe der Chorda-Tiere gestellt.
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Zwei Graptolithen-Kolonien, in offener See treibend
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Eine charakteristische Gruppe
des Devons sind die Panzerfische.
Sie bewohnten sowohl
das Meer als auch das
Süsswasser und waren an
sehr unterschiedliche
Lebensweisen
angepasst. Dunkleosteus im
Bild ist der grösste bisher
bekannte Panzerfisch.
Die Panzerfische erloschen
am Ende des Devons im
Zuge des 2. grossen
Massensterbens
des Phanerozoikums
(siehe Folie Massensterben)
Cladoselache
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Quastenflosser Latimeria
Im Vordergrund Dunkleosteus, der grosse gepanzerte Jäger. Im
Hintergrund ein Quastenflosser. Aus den Quastenflossern
entwickelten sich noch während des Devons die Landwirbeltiere.
Nix für Nixen:
Grössenvergleich
Dunkleosteus/Mensch
Sanders_Evolution

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Asteroxylon
Rhynia
Rekonstruktionen von zwei der
ältesten Landpflanzen (mittleres Devon)
nach exzellent erhaltenen Fossilien
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Rekonstruktion von Archaeopteris (spätes Devon), einem
der ältesten echten Bäume mit verholztem Stamm und verholzten Ästen
und einem voll ausgebildeten Gefäss-Leitungssystem.
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Karbon und Perm:
Eiszeiten und Steinkohlewälder
Die Meere erhalten durch verstärkte kontinentale Verwitterung
(Böden!) seit dem späten Devon einen Nährstoff-Schub
Im frühen Karbon ausgedehnte Seelilien-’Wälder’ am Meresboden
Riffe auf Schlammhügel mit Kalkalgen beschränkt. Korallen und
Skelettschwämme erlangen nicht mehr ihre frühere Wichtigkeit
‘Gross-Foraminiferen’ treten erstmals auf. Seitdem in der
Erdgeschichte immer wieder Phasen mit massenhaft
Grossforaminiferen
Im späten Karbon und frühen Perm ausgedehnte ‘Steinkohlewälder’
vor allem aus Farnartigen (Farne, Schachtelhalme, Bärlappe,
Farnsamer) und aus Nacktsamern
Im späten Karbon und frühen Perm rhythmisch wiederkehrende
Eiszeiten. Permanente Eiskappe um den Südpol eines
grossen Südkontinents
Höherer Sauerstoff-Gehalt der Atmosphäre ermöglicht Auftreten
sehr grosser tracheen-atmender Gliederfüssler, darunter die grösste
bekannte Spinne und riesige Fluginsekten
Diversifizierung der Lurche, Riesen-Lurche. Im Karbon Erscheinen
der Reptilien (Eiablage an Land möglich!). Im Perm Erscheinen
der Therapsiden, einer warmblütigen säugetierähnlichen Gruppe.
Therapsiden im späten Perm weiter verbreitet und in mehr
Ökonischen als die Reptilien
Am Ende des Perms erfolgte Massensterben No. 3 - das grösste
Massensterben des Phanerozoikums
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Ein Seelilien-Rasen im Frühen Karbon. Nach dem Frasnian-Fammenian Massensterben waren die
Flachmeere eine Zeitlang von massenhaft Crinoiden bewohnt. Die Crinoiden sind Suspensionsfresser.
Welche Nahrung ihnen im Frühen Karbon so reichlich zur Verfügung stand, ist unbekannt.
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Cells gone wild: Die Fusulinen - die ersten Grossforaminiferen der Erdgeschichte
Schema des Gehäuses von Fusulina.
Ellipsoid-artige Form durch
Aufrollung entlang einer
Längsache. Die Schale besteht aus
fein-körnigem Kalziumkarbonat.
Die Gehäuse sind bis etwa 4 cm lang.
Schnitt durch eine
Fusuline des unteren Perms
der Karnischen Alpen.
Bildhöhe 3.2 mm
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Einige typische Bäume des ‘Steinkohlenwaldes’ im Späten Karbon
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Zwei Stimmungsbilder
aus den Steinkohlewäldern
des Späten Karbons
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Nadelhölzer (Koniferen) erscheinen bereits im späten Karbon. Seitdem stellen sie
einen bedeutenden Anteil der Landflora. Die Grundform der Koniferen
hat sich bis heute unverändert erhalten. Sie sind durch einen harzreichen,
stark verholzten Stamm sowie durch Nadeln mit parallelen Blattnerven und einer dicken
‘Wachsschicht’ charakterisiert. Koniferen sind gut an trockene Standorte angepasst.
Konifere aus der Permzeit
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Einige ‘Gliederfüsser-Superlative’ des Karbons
Megarachne, Spinne von 35 cm Länge
Meganeura, Libelle von 70 cm
Spannweite
Arthropleura, ein ‘Super-Tausendfüssler’
von bis zu 2 m Länge
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Die Grundform vieler Land-Gliederfüssler
hat sich vom Karbon bis heute fast unverändert
erhalten.
Neben Spinnen, Skorpionen, Libellen und
Tausendfüssern sind auch die Schaben
ein Beispiel für eine
äußerst ‘formkonservative’ Gruppe
seit dem frühen Karbon.
Die Gliederfüssler insgesamt sind eine der
absoluten ‘Erfolgs-Gruppen’ der Evolution
und für die meisten Ökosysteme
unverzichtbar.
Lebende Schaben aus den Tropen
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‘Sauerstoff-Hoch’ im Karbon ermöglicht Riesenwuchs
von tracheenatmenden Gliederfüsslern

Lurch aus dem Karbon
Im späten Karbon und Perm erreichten manche Lurche mehrere Meter Grösse. Bereits in der
anschliessenden Perm-Zeit bekamen die Lurche jedoch von den Reptilien und von
säugertierähnlichen Tieren (den Therapsiden) Konkurrenz.
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Die Pelycosaurier und Therapsiden des Perms
Pelycosaurier des Frühen Perms. Der Zweck des
‘Rückensegels’ ist nicht genau bekannt -
vielleicht zur Temperaturregulierung,
zu Drohgebärden und Partnersuche.
Therapsiden in einer
verschneiten Landschaft. Die Therapsiden
waren Warmblüter und zumindest manche von
ihnen waren behaart. Auch in vielen Merkmalen
des Skeletts waren die Therapsiden ähnlich
Säugetieren. Die Therapsiden erloschen am
Ende des Perm im Zuge des P-T Massensterbens.
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Pelycosaurier (oben) und Therapsiden (unten) des Perms
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Das Massensterben am Ende des Perm
(Perm-Trias Massensterben; P-T Massensterben)
Massensterben von irdischen Vorgängen verursacht:
Riesige Basaltaustritte in Sibiria kombiniert mit Vorhandensein
grosser sauerstoff-freier Wassermassen in den Ozeanen führten
wahrscheinlich zu einem Kalt - Warm Schock, sowie einer vorübergehend
starken Verschiebung der Ozeanchemie. Beides war für viele Tiergruppen fatal
85-96% aller marinen Gattungen starben aus.
Die riffbildenden ‘Altkorallen’ des Paläozoikums waren restlos erloschen
Das dem Massensterben folgende Gesteins-Intervall ist extrem arm an Fossilien
Erst etwa 8-10 Ma nach dem P-T Massensterben treten erstmals Riffe
mit ‘modernen’ Korallen (Scleractinia) auf
Die Therapsiden des Perm veschwinden beim P-T Massensterben. Aus den
überlebenden Reptilien entwickeln sich die Dinosaurier
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Im Mesozoikum marine Wirbellosen-Fauna immer moderner.
Armfüssler werden seltener, Muscheln und Schnecken
weit verbreitet. Ausbreitung ‘moderner’ Schnecken
(Neogastropoda).
Das Mesozoikum - Dinosaurier,
Säuger, Vögel und Blumen
In der Trias Neu-Evolution der Riffe. Riffe aus
Skelettschwämmen und aus ‘modernen’ Korallen.
Nach dem Massensterben No. 4 am Ende der Trias
müssen die Korallen-Riffe nochmals fast von vorn
beginnen.
In der Kreidezeit treten mehrere Gruppen von
Gross-Foraminiferen zumTeil in gesteinsbildenden
Massen auf
In Jura und Kreide bedeutende Evolution der Schwämme.
Ab mittlerem Jura Beginn des Auftretens von ‘kalkigem
Mikro-Plankton’ (Coccolithophoriden, Foraminiferen)
im offenen Ozean. Verlagerung des Schwerpunkts der
globalen Kalkbildung von Flach-Meeren in die Ozeane
Auftreten erster Säugetiere (Mammalia) in der Trias.
Nebeneinander von Dinosauriern und Säugern. Die meisten
mesozoischen Säuger haben räuberisch gelebt
(Gebiss, Skelett).
Evolution der Vögel (Aves) aus kleinen Dinosauriern
während des Jura. In der Kreidezeit rasche Evolution
der Vögel
Erstes Auftreten und rasche Evolution der Blütenpflanzen
(Bedecktsamer) in der frühen Kreidezeit
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Gespenstische Leere
nach dem P-T Massensterben.
Weltweit findet sich
(ausser vielleicht in
einigen Refugien?) knapp nach
dem Massensterben ausser
Stromatolithen nur noch
eine extrem artenarme Fauna
aus kleinen Muscheln
und winzigen Schnecken.
Die Bilder zeigen typische
Muschellagen aus der Werfener
Formation (frühe Trias)
der Südalpen.
Sanders_Evolution

1 cm
Gestein, das gänzlich aus den Hartteilen von Seelilien (Stachelhäuter) aufgebaut ist.
Flachwasser-Kalk der Trias-Zeit, Deutschland.
Heute sind solche Sedimente nur noch in der Tiefsee vorhanden.
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Typische Armfüssler des Mesozoikums.
Im Mesozoikum sind sie bereits relativ
selten und nicht mehr so artenreich
wie im Paläozoikum.
Vor allem auf harten Unterlagen
(zB. Felsen, Korallenstöcke)
haben sie sich bis heute
gehalten.
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Scleractinia (‘Neukorallen’), die von der Mittleren Triaszeit bis heute wichtige Riff-Bauer sind.
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Verschiedene Riffbildner der späten Trias. Dachstein-Riffkalk der Nördlichen Kalkalpen.
In den ‘Dachstein-Riffen’ waren neben Korallen auch Skelettschwämme wichtige Riffbauer.
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Während des Mesozoikums waren
Schwämme mit Kalk- oder Kieselskelett
in den Flachmeeren weit verbreitet.
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Steinkern von Megalodus,
der Dachstein- oder Kuhtrittmuschel.
Diese grosse, dickschalige Muschel
lebte in Ansammlungen in
den kalkschlammigen Weichböden
der Lagunen der Kalkplattformen
(Dachsteinkalk) der späten Trias-Zeit.
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Drei Schneckengruppen, die während des Mesozoikums erschienen und bis heute häufig sind.
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Lobenlinie
Trias-Ammoniten (Ceratiten), zu erkennen an der typischen Lobenlinie.
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Arietites ist ein typischer Ammonit der frühen Jura-Zeit und ist auch in den
Alpen in Gesteinen dieses Alters häufig zu finden (zB bei Adnet in Salzburg
und am Fonsjoch in Tirol).
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‘Inoceramen’, eine Muschelgruppe die in der Kreidezeit auf Schlammböden häufig war.
Aus dieser Gruppe kommen viele exzellente Leitfossilien.
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Ein Beispiel für evolutive Anpassung: Muschel, die durch Ausbildung eines röhrenförmigen
Wachstums für ein Leben in riffartigen Gemeinschaften geeignet war.
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Schnitt parallel zur Schichtung durch ein Riff aus röhrenförmigen Muscheln.
Obere Kreide-Formation, Österreich.
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Orbitoides
In der Kreidezeit sind
Gross-Foraminiferen häufig.
Örtlich sind sie in
gesteinsbildenden Massen
vorhanden.
Orbitolina
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Die drei Hauptgruppen
der Dinosaurier
(Sereno, 1999)
A: Ornitischia; B: Theropoda; C: Sauropodomorpha
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Der allseits bekannte Archaeopteryx der späten Jura-Zeit: ein berühmtes ‘missing link’
Sanders_Evolution

a
Details kein Prüfungsstoff!
b
Verwandtschaft (a) und Familien-Diversität (b) der Säugetiere. Beachte, dass die Säuger bereits im Mesozoikum eine
rasche Evolution durchliefen und dass sich die heutige Säuger-Fauna stark von der des Mesozoikums unterscheidet!
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DAS Massensterben am Ende der Kreidezeit
(K-T Massensterben; Massensterben No. 5)
Einschlag eines feststoffreichen Meteoriten nahe der heutigen Halbinsel Yucatán
führt zu einer weltweiten Katastrophe. Einschlagskrater (ca 300 km Durchmesser)
wurde durch Fernerkundung gefunden. Meteorit schlug in Gesteine mit Gips (CaSO 4 )
ein, dadurch Versauerung der Atmosphäre und der Ozeane (‘strangelove ocean’).
Im Ozean vorübergehend völliger Zusammenbruch der Erhaltung von Kalk und
wahrscheinlich auch grossteils der biologischen Verkalkung. Die planktonischen
Foraminiferen der Kreidezeit erlöschen. Später erscheinen neue Gruppen von
planktonischen Foraminiferen.
Dinosaurier sterben aus. Im marinen Bereich sterben viele bis dahin
langlebige und weit verbreitete Gruppen aus, darunter die Ammoniten.
Die Neukorallen überstehen dieses Massensterben recht unbeschadet.
Insgesamt war das ‘K-T’ Massensterben nicht so drastisch und - abgesehen
vom Verschwinden der Saurier - von so langfristigen Folgen wie das P-T Ereignis.
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Das Känozoikum
Marine Wirbellosen-Fauna mit modernem Charakter. Im Eozän treten
Gross-Foraminiferen in gesteinsbildender Masse auf
Skelettschwämme verschwinden aus den Riffen. Moderne Riffe
fast nur noch aus Korallen aufgebaut (siehe auch Folie zur Zus.setzung
von Riffen).
An Land evoluieren die Säuger nach dem Verschwinden der Saurier
zunächst nur langsam
Säuger erschliessen vor allem zwei Bereiche neu, (1) das Meer (vorher durch
Saurier besetzt), (2) Gras-Savannen, die sich erst während des Känozoikums
ausbilden
Marine Gross-Säuger (Wale, Robben) entwickeln sich bereits im Eozän
Im frühen Oligozän markante und nachhaltige klimatische Abkühlung
Im Miozän und Pliozän weitere Schritte rascher Abkühlung des globalen
Klimas. Rückgang von Feuchtgebieten, Ausbreitung halbtrockener
Gebiete, Evolution und Ausbreitung der Gräser, Savannen.
Ausbreitung von Savannen löst rasche Evolution der Huftiere aus.
In der afrikanischen Savanne Evolution der Primatenlinie, die zum Menschen
führt
Vor 2.6 Ma Übergang zum Eiszeitalter (Quartär): weltweit kühles Klima,
rascher Wechsel zwischen relativen Warm- und Kaltzeiten.
Evolution des Jetztmenschen (seit ca 40-50 ka).
Sanders_Evolution

3
2
1
kühler
wärmer
Die allgemeine klimatische Abkühlung während des Känozoikums
(aus Stanley, 1999)
Sanders_Evolution

Nummulites
Im Känozoikum werden Grossforaminiferen
eine Zeit lang (Eozän) sehr häufig und
treten oft gesteinsbildend auf.
Discocyclina
Sanders_Evolution

Eozän
Kreidezeit
Die wichtigsten Gruppen von Gross-Foraminiferen der
Erdgeschichte. Vor allem die Orbitoiden der Kreidezeit
und die Nummuliten des Eozäns traten oft in
gesteinsbildenden Massen auf.
Spätes Karbon
und Perm
Sanders_Evolution

Haifisch-Zähne sind in Schichten des Känozoikums recht häufig. Im Tertiär
erreichten die Weissen Haie Längen von bis zu 15 Meter. Zusammen
mit den fleischfressenden Walen stehen die Haie am Ende der ‘Nahrungskette’ im Meer.
Sanders_Evolution

Einige typische
Schnecken
des Känozoikums
Sanders_Evolution

Acropora (‘Geweihkoralle’),
Eozän bis heute.
Heute ist dies die weltweit
häufigste Koralle
im Bereich
der Riff-Kronen.
Acropora vermehrt sich
hauptsächlich durch
Zerbrechen!
Sanders_Evolution

Ausgedehnte Savannen mit kurzer Regenzeit stellen den bezeichnenden
neuen Lebensraum des Känozoikums dar. Die Ausbildung von Savannen
wurde im wesentlichen durch die Evolution der Gräser ermöglicht.
In den Savannen erfolgte der bedeutendste Evolutions-Schub der Säuger an Land,
sowie die Evolution des Menschen.
Sanders_Evolution

vor etwa 35 Ma
vor etwa 50 Ma
aus Stanley (1999)
Sanders_Evolution

Während des Mesozoikums gab es keine nennenswerte marine Säugetier-
Fauna. Das Meer dürfte (im Gegensatz zum Land!) zu erfolgreich von den Sauriern
besetzt gewesen sein, sodass Evolution mariner Säuger erst nach dem Aussterben der
Saurier möglich war.
Sanders_Evolution

Das Vorfahrenfeld des Menschen (aus Stanley 1999)
Sanders_Evolution

Vergleich des Skeletts eines Australopithecus
mit dem des Homo erectus
Sanders_Evolution

Der Schimpanse ist der
nächste lebende Verwandte
des Menschen.
Der Gensatz des
Schimpansen und des
Menschen sind
zu mehr als 98%
identisch.
Sanders_Evolution

Abgesehen von einem kräftigeren
Körperbau war der Neandertaler
dem Jetztmenschen sehr ähnlich.
Sanders_Evolution

Der Mensch - wirklich ‘Die Krone der Schöpfung’?
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