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.
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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.au, https://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.au; https://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. [FC, BK]
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
