Entstehung der Säugetiere

200 Millio­nen Jahre
oder 49 Meter vor heute

Zeit­al­ter: Meso­zoi­kum / Jura

Einige frühe Repti­li­en­ar­ten entwi­ckeln sich weiter zu Säuge­tie­ren. Die ersten Säuger sind die Kloa­ken­tiere, die bis heute über­lebt haben (Schna­bel­tier). Säuge­tiere sind viel­sei­ti­ger als Repti­lien: Mit Milch­drü­sen füttern sie ihren Nach­wuchs, ihr Fell hält sie warm, ihr Gehirn ist fort­schritt­li­cher. Dadurch sind sie beson­ders anpas­sungs­fä­hig. Aller­dings beherr­schen die Dino­sau­rier die Welt, weshalb die Säuge­tiere zu dieser Zeit durch­weg nacht­ak­tiv sind.

Darge­stellt ist ein Hadro­co­dium.

Das Klima ist warm, es gibt keine großen Inlands­eis­flä­chen. Pangäa zerbricht wieder in Eurame­rika und den südli­chen Groß­kon­ti­nent Gond­wana. Am Ende des Jura bricht auch Gond­wana ausein­an­der. Wie schon während der Trias befin­det sich auch im Jura kaum festes Land in Polnähe.

Diese Infos in einfa­cher Spra­che auf evokids.de.


Vor etwa 200 Millio­nen Jahren, also zu Beginn des Jura, gab es das 4. große Massen­aus­ster­ben, von dem 75% aller Arten und ein großer Teil der Land­pflan­zen betrof­fen waren. Die gerade entstan­de­nen Säuge­tiere (Mamma­lia) sind die einzi­gen über­le­ben­den Synapsiden.

Synapsiden — Begriffsklärung

Die Synap­si­den, zu denen auch die Säuge­tiere gehö­ren, bilden gemein­sam mit den Saur­op­si­den, zu denen die Repti­lien und die Saurier zählen, die große Gruppe der Amnio­ten – jener Tiere, die sich dank ihres mit Wasser gefüll­ten und von einer dich­ten Hülle umge­ben­den Eies völlig unab­hän­gig vom Wasser fort­pflan­zen und daher das Land erobern konnten.

Lange Zeit unter­teilte man die Amnio­ten anhand der Anzahl ihrer Schlä­fen­öff­nun­gen (sog. Tempo­ral­fens­ter) auf jeder Schä­del­seite, und zwar in

  • Synap­si­den (1 Schlä­fen­fens­ter) und
  • Saur­op­si­den. Letz­tere wiederum wurden unter­teilt in 
    • Anap­si­den (ohne Schlä­fen­fens­ter) und
    • Diap­si­den (2 Schläfenfenster).

Die Bezeich­nung Synap­sida bedeu­tet übri­gens „verschmol­ze­ner Bogen“. Die auf die Schlä­fen­fens­ter­zahl bezo­gene Eintei­lung der Saur­op­si­den ist inzwi­schen über­holt, dennoch sind diese Bezeich­nun­gen noch sehr verbreitet.

Kenn­zeich­nende Merk­male für die Säuge­tiere waren und sind der erst­ma­lig entstan­dene Neocor­tex, also der jüngste Teil der Groß­hirn­rinde mit multi­sen­so­ri­schen und moto­ri­schen Funk­tio­nen, und bei den Weib­chen die Milch­drüse. Diese sondert Milch ab, mit der sie ihre Jungen säugen, was ihnen den Namen gibt.

Säuge­tiere sind Lungen­at­mer. Ein musku­lö­ses Zwerch­fell unter­stützt sie bei dieser Atmung, insbe­son­dere bei anstren­gen­den körper­li­chen Tätig­kei­ten. Damit das Zwerch­fell sinn­voll arbei­ten kann, ist der Unter­leib weitest­ge­hend frei von behin­dern­den Rippen. So kann ein Wech­sel­spiel zwischen Unter­leib und Brust­korb erfol­gen. Durch diese Art der Atmung können anstren­gende Tätig­kei­ten auch über einen länge­ren Zeit­raum erfol­gen, was wiederum einen erhöh­ten Stoff­wech­sel­um­satz zur Folge hat. Säuge­tiere haben zudem ein für sie typi­sches Kiefer­ge­lenk und einen verknö­cher­ten sekun­dä­ren Gaumen, der die Atem­wege vom Mund­raum trennt. Sie können daher gleich­zei­tig fres­sen und atmen. Der knöcherne Gaumen ist außer­dem wich­tig für die effi­zi­ente Zerklei­ne­rung der Nahrung und damit für die bessere Auswer­tung von Nähr­stof­fen, die ein vergrö­ßer­tes Gehirn benötigt.

Da die Evolu­tion der Milch­drü­sen und des Neokor­tex anhand von Fossi­lien nur schwer zu erfor­schen ist, konzen­triert sich die Wissen­schaft auf andere wesent­li­che Merk­male der Säuge­tiere, um deren Evolu­tion nach­zu­voll­zie­hen. Dies sind im Wesent­li­chen der Bau des Schä­dels (mit dem namens­ge­ben­den einzel­nen Schlä­fen­fens­ter), die Entwick­lung des Mittel­ohrs (aus dem einen Gehör­kno­chen ihrer Vorgän­ger haben sich bei den Säuge­tie­ren drei entwi­ckelt: Hammer, Amboss und Steig­bü­gel), die Plazenta, die aufrech­ter stehen­den Glied­ma­ßen (im Gegen­satz zu den seit­lich orien­tier­ten Glied­ma­ßen der Echsen und Amphi­bien), die Behaa­rung sowie den verknö­cher­ten sekun­dä­ren Gaumen.

Am Anfang klein und unscheinbar

Das neuar­tige Lebens­kon­zept der Säuge­tiere setzte sich nicht sofort durch, da die beherr­schen­den Echsen besser in die wärmere Umwelt pass­ten. Das verur­teilte Säuge­tiere im wahrs­ten Sinne des Wortes ca. 100 Millio­nen Jahre lang (von ca. 166 bis 66 Millio­nen Jahre vor heute) zu einem Schat­ten­da­sein. Aller­dings erwie­sen sie sich in ihrer Nische der Natur als äußerst erfolg­reich: Im Gegen­satz zu wech­sel­war­men Tieren, die sich der Umge­bungs­tem­pe­ra­tur anpas­sen, haben Säuge­tiere (wie übri­gens auch Vögel) eine weitest­ge­hend konstante Körper­tem­pe­ra­tur (man nennt dies homoio­therm). Dank ihres Fells und der gleich­war­men Körper­tem­pe­ra­tur konn­ten sie nacht­ak­tiv leben. Ihr gut entwi­ckel­tes Gehirn und ihre guten Augen trugen dazu eben­falls bei. Sie konn­ten also zu einer Tages­zeit agie­ren, in der wech­sel­warme Echsen aufgrund nied­ri­ger Tempe­ra­tu­ren nur wenig aktiv sein konn­ten. Säuge­tiere mach­ten in Dämme­rung und Dunkel­heit unge­stört Jagd auf Insek­ten, die nachts eben­falls eine leich­tere Beute waren. Auch ihre zunächst meist winzige Körper­größe erleich­terte den Säuge­tie­ren ein Verste­cken am Tag, wodurch sie selte­ner Opfer großer Raub­saurier wurden.

Die ursprüng­li­chen Arten (Ursäu­ger)

Die Klasse der Mamma­lia bestand zunächst aus der Unter­klasse der Ursäu­ger (Prothe­ria). Deren einzi­gen heute noch exis­ten­ten Vertre­ter sind Kloa­ken­tiere. Bei diesen Tieren dient, wie bei Echsen und Vögeln, dieselbe Körper­öff­nung zum einen zur Ausschei­dung von Urin und Kot sowie zum ande­ren zur geschlecht­li­chen Fortpflanzung.

Sie entwi­ckel­ten sich in Austra­lien und Neugui­nea und haben sich bis nach Südost­asien und Amerika verbrei­tet. Die Kloa­ken­tiere brin­gen als einzige Säuge­tiere keine leben­den Jungen zur Welt, sondern legen, wie Echsen, Schild­krö­ten und Kroko­dile, ledrige Eier mit nicht-kalzi­fi­zier­ten Scha­len. Teinolo­phos – von dem bisher leider nur Teile eines Unter­kie­fers und einige Zähne gefun­den wurden — ist der erste bekannte Vertre­ter dieser Unter­klasse, ein nur zehn Zenti­me­ter langer Vorfahre des heuti­gen Schna­bel­tie­res. Diese Verwand­ten zeigen uns, wie die Milch­drü­sen der Weib­chen entstan­den. Nämlich ursprüng­lich nicht, um das Junge zu füttern, sondern um das Ei mit einer Schicht aus einer kleb­ri­gen Substanz zu über­zie­hen, die anti­bak­te­ri­ell wirkt. Diese Eigen­schaft hat Mutter­milch bis heute behal­ten. Im Unter­schied zu späte­ren Säuge­tie­ren besit­zen weib­li­che Kloa­ken­tiere keine Zitzen. Sie stil­len ihre Jungen, indem sie Milch an mehre­ren Stel­len in ihrer Bauch­ge­gend absondern.

Amei­sen­igel (Kurz­schna­be­l­igel) und Schna­bel­tier als Beispiele für heute noch lebende Kloa­ken­tiere (Ursäu­ger). (Quel­len: Amei­sen­igel:  fir0002 | flagstaffotos.com.auhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wild_shortbeak_echidna.jpg, Lizenz CC BY-NC; Schna­bel­tier: Stefan Kraft, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Platypus.jpg)

Nicht alle Ursäu­ger im Zeit­al­ter der Saurier waren winzige Nischen­tiere – es gab einige wenige größere Ausnah­men: Vor 164 Millio­nen Jahren – geolo­gisch gese­hen also recht bald nach Auftre­ten der ersten Ursäu­ger — eroberte der erstaun­li­che 42 Zenti­me­ter lange Casto­ro­cauda das Meer. Er erin­nert an einen klei­nen Biber, war aller­dings noch kein echtes Säuge­tier wie dieser und hat heute keine leben­den Nach­fah­ren mehr. Aller­dings lieferte sein Fossil den ersten Nach­weis eines haari­gen Fells. Ca. 40 Millio­nen Jahre später eroberte der zwölf bis 14 Zenti­me­ter lange Ursäu­ger Vola­ti­co­the­rium sogar die Lüfte, jedoch nur als Gleit­seg­ler. Auch einige Schwer­ge­wichte konn­ten sich im Meso­zoi­kum in dieser Unter­klasse entwi­ckeln: Vor ca. 130 Millio­nen Jahren der Repenoma­mus, der mit über 60 Zenti­me­tern Körper­länge sogar klei­nen Sauri­ern nach­stel­len konnte. Er erin­nert zwar an den über­wie­gend Aas fres­sen­den Tasma­ni­schen Teufel, jagte jedoch aktiv. In ihm zeig­ten die Ursäu­ger bereits ihr Poten­tial, das sie aber erst 64 Millio­nen Jahre, im Zeit­al­ter der Säuge­tiere, später voll entfal­ten konnten.

Casto­ro­cauda (“Biber­schwanz”). Rekon­struk­tion des vermut­lich semi­a­qua­tisch, also teil­weise im Wasser leben­den Tieres. © Nobu Tamura (http://spinops.blogspot.com), https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Castorocauda_BW.jpg

Vola­co­the­rium. Rekon­struk­tion, publis­hed by Meng in Nature, Dec 2006. © Nobu Tamura https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volaticotherium.jpg

Repenoma­mus. Rekon­struk­tion des größ­ten bisher bekann­ten Ursäu­gers. © Nobu Tamura (http://spinops.blogspot.com) https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Repenomamus_BW.jpg

Beutel­säu­ger (Meta­the­ria)

Der Name dieser Unter­klasse der Säuge­tiere bezieht sich auf die Art ihrer Fortpflanzung.

Zunächst wird der Embryo noch inner­halb des Unter­leibs durch eine Art Dotter­sack mit Nähr­stof­fen versorgt. Die Jungen werden aller­dings meist schon nach 4 bis 5 Wochen lebend gebo­ren. Sie sind gewöhn­lich klei­ner als 5 cm. Die frühe Geburt soll mögli­cher­weise eine einset­zende Immun­ab­wehr­re­ak­tion beim Mutter­tier verhindern.

Die Jungen wach­sen anschlie­ßend in einem als Gebär­mut­ter-Ersatz dienen­den Beutel heran. Zur Nahrungs­auf­nahme klet­tern sie mithilfe bereits rela­tiv gut ausge­bil­de­ter Vorder­glied­ma­ßen mit star­ken Greif­hän­den zu einer der Zitzen. Diese befin­den sich in diesem Beutel am Bauch des Mutter­tie­res. Die Jungen sind zum eigen­stän­di­gen Saugen noch zu schwach. Daher versorgt sie die Mutter durch Muskel­kon­trak­tion an den Milchdrüsen.

Kängu­ruh-Junges im Beutel. Die sehr unreif gebo­re­nen Kängu­ruhs ernäh­ren sich an Milch­zit­zen im Beutel der Mutter. Aufge­nom­men von Geoff Shaw (Zoology, Univer­sity of Melbourne, Austra­lien). http://kangaroo.genome.org.auhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Joey_in_pouch.jpg

Die Beutel­tiere haben vom Becken aus nach vorne gerich­tete Beutel­kno­chen, die den Körper bei der Fort­be­we­gung stabi­li­sie­ren. Bei den späte­ren, höhe­ren Säuge­tie­ren kommen diese Beutel­kno­chen nicht mehr vor.

Der früheste fossil belegte Beutel­säu­ger war Sinodel­phys. Es ist der älteste bekannte Vorfahre der heuti­gen Kängurus.

Sinodel­phys szalayi. Fossil im Hong Kong Science Museum. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sinodelphys_szalayi.JPG

Die Beutel­tiere haben sich zunächst in Südame­rika entwi­ckelt. Zu dieser Zeit hing der Konti­nent noch mit der Antark­tis und Austra­lien zusam­men. Daher konn­ten sich die Beutel­tiere über die Antark­tis bis nach Austra­lien verbreiten.

Höhere Säuge­tiere (Plazen­ta­tiere, Eutheria)

Die Entwick­lung der Plazen­ta­tiere begann vor ca. 125 Millio­nen Jahren.

Bei diesen Säuge­tie­ren ist der Embryo über eine große Plazenta in der Wand der Gebär­mut­ter mit dem Blut­kreis­lauf der Mutter verbun­den. Sie versorgt den Embryo mit Nahrung und Sauer­stoff und führt gleich­zei­tig Abfall­stoffe aus dem embryo­na­len Stoff­wech­sel an den mütter­li­chen Kreis­lauf ab.

Die Jungen werden erst rela­tiv spät gebo­ren. Dadurch sind sie schon rela­tiv weit entwi­ckelt. Dies stei­gerte die Über­le­bens­chan­cen der Neuge­bo­re­nen erheb­lich, insbe­son­dere im Zeit­al­ter der Dino­sau­rier. Bei manchen Arten, z.B. step­pen­be­woh­nen­den Säuge­tie­ren, sind die Jungen bereits eine Stunde nach der Geburt in der Lage aufzu­ste­hen und erste Gehver­su­che zu unternehmen.

Die Plazenta bedeu­tet somit einen Evolu­ti­ons­sprung in der Entwick­lung der Säuge­tiere von den Anfän­gen bis heute. Ein solches Organ gab es bis dahin bei den eier­le­gen­den Tieren nicht.

Neben der Plazenta weisen Euthe­ria auch fort­schritt­li­chere Gelenke, Finger und Zehen auf.

Das älteste fossil erhal­tene Plazen­ta­tier ist Eomaia, das auf dem Gebiet des heuti­gen China gefun­den wurde. Die Fuß- und Zehen­kno­chen dieses maus­ar­ti­gen Tieres von ca. zehn Zenti­me­tern Körper­länge lassen darauf schlie­ßen, dass Eomaia sehr gut klet­tern konnte. Schon 15 Millio­nen Jahre später begann der erste Sieges­zug der Höhe­ren Säuge­tiere mit deren Ausbrei­tung in immer mehr Lebens­räume. [FCBK]

Eomaia scan­so­ria, einer der ältes­ten Vertre­ter der Höhe­ren Säuge­tiere. Über­reste des Fells sind gut zu erken­nen. Zofia Kielan-Jawo­row­ska and Jørn H. Hurum, CC BY 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/2.0>, via Wiki­me­dia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eomaia.jpg

Kommentare sind geschlossen.