Fossilien als Schlüssel zur Vergangenheit

Fossilien sind Überreste von Lebewesen aus früheren Zeiten und liefern wichtige Belege für die biologische Evolution. Durch sie können wir verstehen, wie sich Lebewesen im Laufe der Zeit verändert haben.

Es gibt verschiedene Fossilformen mit unterschiedlicher Entstehung: Versteinerungen entstehen, wenn Mineralstoffe das Material des Lebewesens ersetzen (wie Haifischzähne). Bei Steinkernen füllt Sediment Hohlräume aus und bleibt nach Auflösung der Hülle erhalten (z.B. Ammoniten). Abdrücke bleiben in verfestigtem Sediment erhalten (wie Dinosaurierfußspuren).

Besonders interessant sind Bernsteinfossilien, bei denen kleine Lebewesen in Baumharz eingeschlossen werden, und Mumien, die durch konservierende Umgebungen wie Eis oder Moorböden erhalten bleiben. Diese Fossilien zeigen uns oft sogar Weichteile, die sonst selten erhalten bleiben.

💡 Wusstest du? Leitfossilien wie Trilobiten helfen Wissenschaftlern, Gesteinsschichten bestimmten Erdzeitaltern zuzuordnen. So können wir die Erdgeschichte wie ein Buch lesen!

Besondere Fossilien und anatomische Belege

Der Archaeopteryx ist ein faszinierendes Beispiel einer Übergangsform, die sowohl Vogel- als auch Reptilienmerkmale aufweist. Solche Mosaikformen sind wichtige Belege für die Evolution, da sie die schrittweise Entwicklung zwischen verschiedenen Tiergruppen zeigen.

Lebende Fossilien wie der Quastenflosser haben sich über Millionen von Jahren kaum verändert. Sie existieren heute noch in fast unveränderter Form, weil ihre Umweltbedingungen stabil blieben und wenig Selektionsdruck herrschte.

In der Anatomie unterscheiden wir zwischen Homologie und Analogie. Homologe Organe haben den gleichen Ursprung, erfüllen aber unterschiedliche Funktionen (wie die Vordergliedmaßen bei Säugetieren). Analoge Organe haben ähnliche Funktionen, aber unterschiedliche Ursprünge (wie Flügel bei Vögeln und Insekten). Bei der Konvergenz entwickeln nicht verwandte Arten unabhängig voneinander ähnliche Merkmale.

Besondere Belege für Evolution sind Rudimente (funktionslose Überbleibsel wie der Wurmfortsatz beim Menschen) und Atavismen (plötzlich auftretende Merkmale von Vorfahren wie eine verlängerte Wirbelsäule beim Menschen).

💡 Merke dir: Homologie bedeutet gleicher Ursprung, aber unterschiedliche Funktion. Analogie bedeutet gleiche Funktion, aber unterschiedlicher Ursprung!

Darwins Evolutionstheorie und Artentstehung

Charles Darwins Evolutionstheorie basiert auf drei Grundannahmen: Lebewesen produzieren mehr Nachkommen als zur Arterhaltung nötig, ihre Unterschiede sind vererbbar, und alle Individuen unterscheiden sich leicht voneinander durch Mutation und Rekombination. Nach Darwin überleben diejenigen, die zufällig besser an die Umwelt angepasst sind.

Eine Art besteht aus Individuen, die sich untereinander fruchtbar fortpflanzen können. Bei Rassen können sich Individuen verschiedener Populationen ebenfalls miteinander fortpflanzen. Wichtig: Zwischen zwei Arten ist keine Fortpflanzung möglich, zwischen zwei Rassen schon!

Die Entstehung neuer Arten erfolgt oft durch geografische Isolation. Wenn eine Population getrennt wird, wirkt die natürliche Selektion in den unterschiedlichen Lebensräumen verschieden. Durch Rekombination und Mutation entstehen unterschiedliche Merkmale, die sich in verschiedene Richtungen entwickeln. Nach langer Isolation können sich die Populationen so stark unterscheiden, dass sie sich nicht mehr miteinander fortpflanzen können – zwei neue Arten sind entstanden.

💡 Wichtig für Klassenarbeiten: Die geografische Isolation ist ein entscheidender Faktor bei der Entstehung neuer Arten, weil getrennte Populationen sich unabhängig voneinander entwickeln können!

Die Stammesgeschichte der Wirbeltiere

Der Übergang vom Wasser zum Land war ein entscheidender Schritt in der Evolution. Zuerst mussten Pflanzen ans Land, damit Tiere folgen konnten. Pflanzen entwickelten Festigungsgewebe, Leitungsbahnen und Schutz vor Verdunstung. Die ersten Landtiere waren wahrscheinlich Ringelwürmer, gefolgt von Gliedertieren mit hartem Außenskelett.

Die ersten landlebenden Wirbeltiere zeigten Merkmale von Fischen und Lurchen – Übergangsformen zwischen Wasser- und Landtieren. Von Amphibien (mit feuchter Haut und Larven im Wasser) entwickelten sich Reptilien mit wasserundurchlässiger Haut und austrocknungsgeschützten Eiern.

Die Erdzeitalter zeigen die schrittweise Entwicklung des Lebens: von ersten Bakterien über Leben im Meer, ersten Landpflanzen, Amphibien mit Lungen, Reptilien bis hin zu Säugetieren und Vögeln. Nach dem Aussterben der Dinosaurier konnten sich Säugetiere aufgrund fehlender Konkurrenz besser entwickeln.

Säugetiere zeichnen sich durch Fell, Milchdrüsen, Gleichwarmblütigkeit und meist lebendgebärende Arten aus. Ihre Entwicklung verlief nicht geradlinig, sondern mit mehreren Mosaikformen zwischen verschiedenen Tiergruppen.

💡 Beispiel Wale: Die Evolution der Wale zeigt eindrucksvoll den Weg zurück ins Wasser. Ihre verdickten Knochen, flossenartigen Vorderextremitäten und horizontale Schwanzflosse sind Anpassungen an das Leben im Wasser, während sie von landlebenden Säugetieren abstammen!

Stammbäume und evolutionäre Zusammenhänge

Die Stammesgeschichte der Wirbeltiere zeigt eine faszinierende Entwicklungslinie: von Fischen über Lungenfische (Anpassung an sauerstoffarme Gewässer) zu Amphibien, dann zu Reptilien, aus denen sich einerseits Säugetiere (gleichwarm) und andererseits Vögel entwickelten.

Bei der Erstellung von Stammbäumen sind verschiedene Hinweise auf Verwandtschaft wichtig: die Veränderungen homologer Merkmale, neu entstandene Merkmale und die Anzahl übereinstimmender Merkmale. Nicht alle Merkmale sind für die Bestimmung der Verwandtschaft gleich aussagekräftig.

Die Evolution verläuft nicht geradlinig, sondern über viele Verzweigungen und Sackgassen. Oft entstehen mehrere Arten mit neuen Merkmalen parallel, von denen sich einige durchsetzen und andere aussterben. Diese Vielfalt der Entwicklungswege macht die Evolutionsgeschichte so spannend.

Durch den Vergleich von Fossilien und lebenden Organismen können wir die Entwicklungslinien nachvollziehen und verstehen, wie sich komplexe Lebewesen aus einfacheren Formen entwickelt haben.

💡 Für die Prüfung: Achte darauf, dass ein Stammbaum nur die Verwandtschaftsbeziehungen darstellt – er sagt nichts darüber aus, ob eine Art "besser" oder "höher entwickelt" ist als eine andere!