Erdzeitalter, Leitfossilien und Landwirbeltiere
In einem Steinbruch in der Eifel findest du im Gestein Abdrücke von Tieren, die es heute nicht mehr gibt. Wie alt sind sie? Und was verraten sie darüber, wie aus Fischen im Wasser Tiere wurden, die an Land leben?
Die Erdzeitalter
Die Erde ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Mit solchen Zahlen kann man sich schlecht etwas vorstellen. Hilfreich ist ein Modell: Wir pressen die gesamte Erdgeschichte in ein Jahr.
Die Erdgeschichte teilt man in große Abschnitte ein, die Erdzeitalter. Grundlage sind Veränderungen in der Tierwelt und in der Pflanzenwelt.
| Erdzeitalter | Beginn (vor Mio. Jahren) | Typische Lebewesen |
|---|---|---|
| Erdurzeit | 4.600 | erste einfache Lebewesen im Wasser |
| Erdaltertum | 540 | Trilobiten, Fische, erste Landpflanzen, erste Landwirbeltiere (Amphibien) |
| Erdmittelalter | 252 | Ammoniten, Dinosaurier, Urvögel, erste Säugetiere |
| Erdneuzeit | 66 | Säugetiere und Vögel, später der Mensch |
Die Reihenfolge der wichtigsten Ereignisse: Fische → erste Landwirbeltiere → Dinosaurier → Säugetiere → Homo sapiens.
Bringe die folgenden Ereignisse in die zeitlich richtige Reihenfolge, beginnend mit dem ältesten: erste Landwirbeltiere, Entstehung der Fische, Auftreten der Säugetiere,…
Bringe die folgenden Ereignisse in die zeitlich richtige Reihenfolge, beginnend mit dem ältesten: erste Landwirbeltiere, Entstehung der Fische, Auftreten der Säugetiere, Aussterben der Dinosaurier, Entstehung des Homo sapiens.
Die Erde ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Stelle dir diese Zeit als ein Jahr (365 Tage) vor. Berechne, auf wie viele Tage ein Zeitraum von 230 Millionen Jahren…
Die Erde ist etwa 4,6 Milliarden Jahre alt. Stelle dir diese Zeit als ein Jahr (365 Tage) vor. Berechne, auf wie viele Tage ein Zeitraum von 230 Millionen Jahren entfällt.
Fossilien und Leitfossilien
Fossilien sind Reste oder Spuren von Lebewesen aus der Vergangenheit, zum Beispiel Knochen, Abdrücke oder Versteinerungen. Sie entstehen, wenn ein totes Lebewesen schnell von Sediment bedeckt wird. Weiche Teile verwesen, harte Teile bleiben und versteinern.
Gesteinsschichten lagern sich nacheinander ab. Daraus folgt eine einfache Regel: Die unteren Schichten sind älter, die oberen jünger. So bestimmt man das relative Alter: ob etwas älter oder jünger ist, nicht wie viele Jahre genau.
Ein Leitfossil ist ein Fossil, an dem man Gesteinsschichten einem Erdzeitalter zuordnen kann. Ein gutes Leitfossil
-
kam nur in einem kurzen Zeitraum vor,
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war weit verbreitet und
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kam häufig vor (und ist gut erhalten).
Trilobiten sind Leitfossilien des Erdaltertums, Ammoniten des Erdmittelalters.
Erkläre, was ein Leitfossil ist, und nenne zwei Eigenschaften, die ein gutes Leitfossil haben muss.
Erkläre, was ein Leitfossil ist, und nenne zwei Eigenschaften, die ein gutes Leitfossil haben muss.
In einem Steinbruch in der Eifel liegen drei Gesteinsschichten übereinander: unten Schicht 1 mit Trilobiten, darüber Schicht 2 mit Ammoniten, oben Schicht 3 mit Muscheln…
In einem Steinbruch in der Eifel liegen drei Gesteinsschichten übereinander: unten Schicht 1 mit Trilobiten, darüber Schicht 2 mit Ammoniten, oben Schicht 3 mit Muscheln und Schnecken. Trilobiten sind ein Leitfossil des Erdaltertums, Ammoniten des Erdmittelalters.
- a) Erkläre, wie sich das relative Alter der Schichten bestimmen lässt.
- b) Ordne Schicht 1 und 2 Erdzeitaltern zu.
- c) Erkläre, warum man Schicht 3 mit diesen Leitfossilien allein nicht datieren kann.
Vom Fisch zum Landwirbeltier
Vor etwa 375 Mio. Jahren lebte Tiktaalik. Er hatte Merkmale von Fischen (Schuppen, Kiemen, Flossen) und von Landwirbeltieren (beweglicher Hals, Lungen, Flossen mit kräftigen Knochen, die dem Aufbau eines Arms ähneln; Finger hatte er noch nicht). Solche Fossilien heißen Übergangsformen: Sie vereinen Merkmale zweier Tiergruppen und zeigen, dass beide miteinander verwandt sein können.
Die Wirbeltiergruppen entstanden nacheinander: Fische → Amphibien → Reptilien → Vögel und Säugetiere. Bei jeder Gruppe kam ein neues Merkmal hinzu. Das Amnion (eine Eihülle, die den Embryo vor dem Austrocknen schützt) erlaubte den Reptilien, Eier an Land zu legen. Damit konnten sie trockene Lebensräume erobern.
| Merkmal | Fisch | Amphib | Reptil | Vogel | Säugetier |
|---|---|---|---|---|---|
| Lungen | − | + | + | + | + |
| Fuß mit Fingern | − | + | + | + | + |
| Amnion | − | − | + | + | + |
| Federn | − | − | − | + | − |
| Haare | − | − | − | − | + |
Das Fossil Tiktaalik (vor etwa 375 Mio. Jahren) hat Flossen mit Knochen, einen beweglichen Hals und Lungen neben Kiemen. a) Nenne Merkmale, die an Fische, und Merkmale,…
Das Fossil Tiktaalik (vor etwa 375 Mio. Jahren) hat Flossen mit Knochen, einen beweglichen Hals und Lungen neben Kiemen.
- a) Nenne Merkmale, die an Fische, und Merkmale, die an Landwirbeltiere erinnern.
- b) Erkläre den Begriff „Übergangsform“.
Eine Merkmalstabelle zeigt (+ vorhanden, − fehlt): Fisch: Kiemen +, Lungen −, Fuß mit Fingern −, Amnion −, Federn −, Haare −. Amphibie: Kiemen + (Larve), Lungen +, Fuß…
Eine Merkmalstabelle zeigt (+ vorhanden, − fehlt):
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Fisch: Kiemen +, Lungen −, Fuß mit Fingern −, Amnion −, Federn −, Haare −.
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Amphibie: Kiemen + (Larve), Lungen +, Fuß mit Fingern +, Amnion −, Federn −, Haare −.
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Reptil: Kiemen −, Lungen +, Fuß mit Fingern +, Amnion +, Federn −, Haare −.
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Vogel: Kiemen −, Lungen +, Fuß mit Fingern +, Amnion +, Federn +, Haare −.
-
Säugetier: Kiemen −, Lungen +, Fuß mit Fingern +, Amnion +, Federn −, Haare +.
- a) Zeichne oder beschreibe einen Stammbaum dieser Gruppen anhand der Tabelle.
- b) Begründe, welches Merkmal die Eroberung trockener Lebensräume ermöglichte.
- c) Erkläre, warum Stammbäume Hypothesen sind.
Homologie und Archaeopteryx
Das Vorderbein eines Frosches, einer Eidechse, eines Vogels und eines Menschen sieht verschieden aus und dient verschiedenen Zwecken: Springen, Laufen, Fliegen, Greifen. Trotzdem haben alle Oberarmknochen, Elle und Speiche, dazu Handknochen. Diese Übereinstimmung im Grundbauplan trotz unterschiedlicher Funktion heißt Homologie (homologe Organe). Sie spricht dafür, dass die Tiere einen gemeinsamen Vorfahren haben: abgestufte Ähnlichkeit weist auf Verwandtschaft hin.
Dagegen sind analoge Organe gleich in der Funktion, aber verschieden im Bauplan (zum Beispiel der Flügel eines Vogels und der eines Schmetterlings). Sie sind kein Hinweis auf Verwandtschaft.
Archaeopteryx, der Urvogel aus Solnhofen (etwa 150 Mio. Jahre alt), ist eine Übergangsform:
| Reptilienmerkmale | Vogelmerkmale |
|---|---|
| Zähne, Krallen an den Flügeln, langer Schwanz mit Wirbeln | Federn, Flügel |
Er stützt die Annahme, dass Vögel und Reptilien verwandt sind. Ob er der direkte Vorfahre aller heutigen Vögel ist, lässt sich nicht sagen: Er kann auch ein Seitenzweig sein, der ausgestorben ist. Er zeigt nur, wie solche Übergangsformen aussahen.
Auch die Grenzen der Erdzeitalter hängen mit Fossilien zusammen: Bei einem Massenaussterben verschwinden viele Leitfossilien gleichzeitig. So endet das Erdaltertum, wo die Trilobiten verschwinden, und das Erdmittelalter beginnt mit neuen typischen Formen: Die Ammoniten entwickelten sich im Erdmittelalter stark.
Auch für den Naturschutz ist das wichtig: Das Aussterben von Arten verringert die Biodiversität, und heute sterben Arten durch den Menschen besonders schnell aus.
Wenn du Fossilfunde auswertest, nutzt du die Erdzeitalter als Zeitskala: Du ordnest einen Fund nach Schicht und Leitfossilien zeitlich ein und vergleichst ihn mit älteren und jüngeren Funden. So erkennt man, wie sich Arten im Laufe der Zeit gewandelt haben. Aus der abgestuften Ähnlichkeit heutiger und fossiler Lebewesen entsteht das natürliche System der Lebewesen: Lebewesen werden nach ihrer vermuteten Verwandtschaft in Gruppen geordnet (z. B. Wirbeltiere → Säugetiere → Raubtiere). Die kleinste Einheit ist die Art: Lebewesen, die sich untereinander fortpflanzen und fruchtbare Nachkommen haben.
Vergleiche die Vordergliedmaße eines Frosches, einer Eidechse, eines Vogels und eines Menschen. Alle besitzen Oberarmknochen, Elle und Speiche, aber unterschiedliche…
Vergleiche die Vordergliedmaße eines Frosches, einer Eidechse, eines Vogels und eines Menschen. Alle besitzen Oberarmknochen, Elle und Speiche, aber unterschiedliche Funktionen.
- a) Nenne den Fachbegriff für diese Art der Übereinstimmung.
- b) Erkläre, was sie über die Verwandtschaft aussagt.
Der Urvogel Archaeopteryx (Solnhofen, etwa 150 Mio. Jahre alt) hat Federn und Flügel, aber auch Zähne, Krallen an den Flügeln und einen langen Schwanz mit Wirbeln. a)…
Der Urvogel Archaeopteryx (Solnhofen, etwa 150 Mio. Jahre alt) hat Federn und Flügel, aber auch Zähne, Krallen an den Flügeln und einen langen Schwanz mit Wirbeln.
- a) Ordne die Merkmale Reptilien oder Vögeln zu.
- b) Begründe, warum Archaeopteryx als Beleg für die Verwandtschaft von Reptilien und Vögeln gilt.
- c) Erläutere, warum er nicht zwingend der direkte Vorfahre aller heutigen Vögel ist.
Massenaussterben
In der Erdgeschichte gab es mehrmals Massenaussterben, bei denen viele Arten gleichzeitig verschwanden. Vor etwa 252 Mio. Jahren (Ende des Erdaltertums) starben rund 90 % aller Meeresarten aus. Vor 66 Mio. Jahren verschwanden die Dinosaurier, mit Ausnahme der Vögel.
Nach einem Massenaussterben werden Lebensräume und Nahrungsquellen frei. Überlebende Gruppen finden weniger Konkurrenz und können sich in viele Arten aufspalten. So wurden nach dem Aussterben der Dinosaurier die Säugetiere vielfältiger: Sie besetzten Lebensräume, die vorher von Dinosauriern genutzt wurden.
Vor etwa 252 Mio. Jahren starben rund 90 % aller Meeresarten aus, vor 66 Mio. Jahren die Dinosaurier (außer den Vögeln). a) Erkläre, wie Massenaussterben die weitere…
Vor etwa 252 Mio. Jahren starben rund 90 % aller Meeresarten aus, vor 66 Mio. Jahren die Dinosaurier (außer den Vögeln).
- a) Erkläre, wie Massenaussterben die weitere Evolution beeinflussen können.
- b) Beschreibe, warum nach dem Aussterben der Dinosaurier die Säugetiere vielfältiger wurden.
- c) Berechne, wie viel Prozent der 4,6 Mrd. Jahre Erdgeschichte seit dem Aussterben der Dinosaurier vergangen sind.
Zurück zum Anfang: Das Alter der Eifel-Fossilien bestimmt man über die Schichtenfolge und die Leitfossilien. Übergangsformen wie Tiktaalik zeigen, wie aus Fischen Landwirbeltiere wurden.