Die Strände stürmen: Frühe Landwirbeltiere

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Während der geologischen Periode des Devon vor etwa 375 Millionen Jahren wurde eine Gruppe von Wirbeltiere aus dem Wasser aufs Land geklettert. Dieses Ereignis – das Überschreiten der Grenze zwischen Meer und festem Boden – bedeutete, dass Wirbeltiere endlich Lösungen für die vier Grundprobleme des Lebens an Land gefunden hatten, so primitiv sie auch sein mögen. Damit ein aquatisches Wirbeltier an Land überleben kann, muss das Tier:

• Muss in der Lage sein, den Auswirkungen standzuhalten Schwere
• Muss Luft atmen können
• Muss Wasserverlust minimieren (Austrocknung)
• Muss seine Sinne so einstellen, dass sie für Luft statt Wasser geeignet sind

Wie Tetrapoden den heiklen Übergang zum Leben an Land schafften

Ein ausgestorbener Tetrapode. Dr. A.S. Günter Bechly / Wikimedia Commons

Physische Veränderungen

Die Auswirkungen der Schwerkraft stellen erhebliche Anforderungen an die Skelettstruktur eines Landwirbeltiers. Das Rückgrat muss in der Lage sein, die inneren Organe des Tieres zu stützen und das Gewicht effektiv nach unten auf die Gliedmaßen zu verteilen, die wiederum das Gewicht des Tieres auf den Boden übertragen. Die dafür erforderlichen Skelettmodifikationen umfassten eine Erhöhung der Stärke jedes Wirbels (damit er zusätzliches Gewicht halten kann), das Hinzufügen von Rippen (die das Gewicht weiter verteilen und strukturelle Unterstützung bieten) und die Entwicklung von ineinandergreifenden Wirbeln (die es der Wirbelsäule ermöglichen um die notwendige Körperhaltung und Sprungkraft beizubehalten). Eine weitere wichtige Modifikation war die Trennung des Brustgürtels und des Schädels (bei Fischen sind diese Knochen miteinander verbunden), was es Landwirbeltieren ermöglichte, den während der Bewegung auftretenden Stoß zu absorbieren.

Atmung

Es wird angenommen, dass frühe Landwirbeltiere aus einer Reihe von Fischen entstanden sind, die Lungen besaßen. Wenn das stimmt, bedeutet dies, dass sich die Fähigkeit zum Atmen zur gleichen Zeit entwickelt hat, als Landwirbeltiere ihre ersten Streifzüge auf trockene Böden unternahmen. Das größere Problem, mit dem diese Kreaturen fertig werden mussten, war die Entsorgung des überschüssigen Kohlendioxids, das während der Atmung entsteht. Diese Herausforderung – möglicherweise in noch größerem Ausmaß als die Frage, wie man Sauerstoff erhält – prägte die Atmungssysteme der frühen Landwirbeltiere.

Wasserverlust

Umgehen mit Wasserverlust (auch als Austrocknung bezeichnet) stellte auch frühe Landwirbeltiere vor Herausforderungen. Der Wasserverlust durch die Haut kann auf verschiedene Weise minimiert werden: durch die Entwicklung einer wasserdichten Haut, durch die Absonderung einer wachsartigen, wasserdichten Substanz durch Drüsen in der Haut oder durch das Bewohnen feuchter terrestrischer Lebensräume. Frühe Landwirbeltiere nutzten alle diese Lösungen. Viele dieser Kreaturen legten ihre Eier auch in Wasser, um zu verhindern, dass die Eier Feuchtigkeit verlieren.

Anpassung der Sinnesorgane

Die letzte große Herausforderung bei der Anpassung an das Leben an Land war die Anpassung der Sinnesorgane, die für das Leben unter Wasser bestimmt waren. Änderungen in der Anatomie des Auges und des Ohrs waren notwendig, um die Unterschiede in der Licht- und Schallübertragung auszugleichen. Außerdem gingen einige Sinne einfach verloren, wenn sich Wirbeltiere an Land bewegten, wie zum Beispiel das Seitenliniensystem. Im Wasser ermöglicht dieses System den Tieren, Vibrationen zu spüren und macht sie auf Lebewesen in der Nähe aufmerksam; in der Luft hat dieses System jedoch wenig Wert.