Die Ediacara-Fauna

Über die Entstehung des höheren Lebens auf der Erde

Künstlerische Darstellung des Lebens während der Ediacara-Fauna.

Die Ediacara-Fauna

Als Ediacara-Fauna bezeichnet man eine Gruppe von Lebewesen, die vor etwa 541 bis 571 Millionen Jahren im Ediacarium, der letzten Periode des Neoproterozoikums, lebten. Ihr Auftreten fällt mit dem Ende einer Periode der Erdgeschichte zusammen, in welcher der Planet nahezu vollständig mit Eis bedeckt war. Das Ende der Vereisung ging einher mit einem Anstieg der Temperaturen und könnte zur Bildung von größeren Flachwasserbereiche im Gebiet der Kontinentalschelfe geführt haben. Darüber hinaus wurde vermutlich nach der globalen Eiszeit der Nährstoffeintrag über die Flüsse ins Meer erhöht, was zu gesteigerter Bioaktivität der Photosynthese betreibenden Einzeller geführt haben dürfte. In Folge kam es zu einem raschen Anstieg der Sauerstoffkonzentration im Meer und in der Atmosphäre, womit nun erstmalig in der Erdgeschichte die Grundlage für die Entstehung größerer Lebewesen gegeben war.

Die Erde in der Mitte des Ediacarian vor 600 Millionen Jahren. (Quelle: Christopher Robert Scotese; Paläomap Project)

Sie gehören zu den frühesten bekannten, größeren, multizellulären Organismen und haben keine direkten Nachfahren. Die Gruppe bestand hauptsächlich aus Schalen und Skelettlosen Weichtieren die sich von im Wasser gelösten Nährstoffen und den am Meeresboden vorhandenen Biomatten ernährten.

Darwins Dilemma

Charles Darwin 1868. (Quelle: Julia Margaret Cameron; Original auf Wikimedia Commons; Gemeinfrei)

Für lange Zeit hielt man Trilobiten und Brachiopoden für die ältesten erhalten gebliebenen Tierfossilien. Fossile dieser Arten sind vielfältig in Sedimentablagerungen aus der Zeit des Kambriums dokumentiert und werden heute auf ein Alter von bis zu 540 Millionen Jahren datiert. Im Fossilienbestand der Erdgeschichte tauchen sie, zusammen mit unzähligen anderen Arten praktisch aus dem nichts auf. Es gab lange Zeit keine bekannten Vorläufer dieser Arten.

Die schier unglaubliche Arten- und Formenvielfalt die sich im Kambrium zeigen sollte, stellte auch Charles Darwin vor ein Problem. Der Fossilienbestand seiner Zeit schien seiner Vorstellung einer graduellen Evolution zuwider zu laufen. Wo waren die von ihm vorhergesagten Übergangsformen? Nach seiner Theorie von der Entstehung der Arten durch natürliche Auslese wäre eine, mit der Zeit zunehmende Artenvielfalt zu erwarten gewesen. Der damals bekannte Fossilienbestand legte aber nahe, das im Kambrium sehr plötzlich die Grundbaupläne aller bekannten Arten auf einmal auftauchten. So plötzlich, dass man heute von der "kambrischen Artenexplosion" spricht.

"The difficulty of assigning any good reason for the absence of vast piles of strata rich in fossils beneath the Cambrian system is very great."

Charles Darwin, On the Origin of Species, 1859

Charles Darwin wusste auch, dass das Wissen seiner Zeit noch zu unvollständig war um dieses Dilemma aufzuklären und auch heute arbeiten Paläontologen noch immer an dessen Lösung.

Ein neues Zeitalter

Die ersten Entdeckungen auf dem Weg zur Vervollständigung unseres Bildes des frühen Lebens erfolgten nur kurze Zeit später. So beschrieb der Kanadische Paläontologe Elkanah Billings im Jahr 1872 erstmals Fossilien der Art Aspidella terranovica. Es waren die ersten Funde größerer Fossilien in Gesteinsschichten, die älter als das Kambrium waren. [3] Doch seine Entdeckung wurde angezweifelt und die Fossile wurden als Ergebnis natürlicher geologischer Prozesse fehlinterpretiert. Hier zeigt sich, dass sich neue Erkenntnisse in der Wissenschaft oftmals nicht durchsetzen, indem man etablierte Wissenschaftler von Ihnen überzeugt. Sie setzen sich erst durch, wenn nach und nach jüngere Wissenschaftler, die mit diesen Theorien vertraut sind ihre Amtsvorgänger ersetzen. Verrentung ist oftmals ein stärkerer Faktor als Überzeugung. Es sollte 85 Jahre dauern, bis die Bedeutung von Billings Entdeckung erkannt wurde.

Rangeomorpha

Rechts: Reconstruktion einer Charnia masoni (Matteo De Stefano/MUSE; Original; CC BY-SA 3.0)
Links: Fossile Charniodiscus ausgestellt im Museum der Universität Kyoto. (Original; Gemeinfrei (CC0 1.0))

Die Rangeomorpha sind eine der ältesten Gruppen von Lebewesen des Ediacarums. Sie dominierten die Ökosysteme der urzeitlichen Tiefsee. Vertreter dieser Art konnten in Schichten nachgewiesen werden, deren Alter auf 565 bis 555 Millionen Jahre bestimmt wurde. Optisch ähneln sie den heutigen Seefedern. Sie waren immobil und durch eine Haftscheibe mit dem Meeresboden verbunden. Ihre Aufbau war fraktal. Das bedeutet, das ihre Struktur selbstähnlich ist. Ausgehend von einer Mittelachse verzweigt sich der Organismus und bildet Seitenäste an denen sich Strukturen bilden, die wie kleinere Kopien des ganzen Organismus aussehen.

Ein solcher Körperbau könnte auf eine Strategie zur Maximierung der Gesamtoberfläche hindeuten, was für eine Ernährung durch Aufnahme gelöster Nährstoffe aus dem Wasser über die gesamte Oberfläche des Organismus sprechen könnte.

Zu den bekanntesten Vertretern dieser Gattung zählen Charnia und Charniodiscus. Einzelne Exemplare der Art waren durch dünne Filamente Miteinander verbunden. Diese Ausläufer könnten der Fortpflanzung gedient haben. Man geht davon aus, dass es sich weder um Pflanzen, noch um Tiere handelte und das sie mit keiner heute bekannten Art näher verwandt und wahrscheinlich ausgestorben ist.

    http://www.ediacaran.org/the-ediacaran-biota.html http://comenius.susqu.edu/biol/205/day-4/laboratory_4-ediacara.htm
  • https://www.globalchange.umich.edu/globalchange1/current/lectures/Perry_Samson_lectures/evolution_atm/

Wir glauben heute, das in der vorangegangenen Zeit der "Boring Billion" eine Zeit tektonischer und klimatischer Stabilität auf der Erde herrschte. Es gab wenig atmosphärischen Sauerstoff und die Entwicklung des Lebens schien zu stagnieren. Evolution ging nur langsam voran. Rasche Evolution ist die Antwort der Natur auf Extremereignisse und Katastrophen, denn wenn der Selektionsdruck groß ist und die Überlebenswahrscheinlichkeit der einzelnen Individuen sinkt, dann können noch so kleine individuelle Vorteile entscheidend werden. Veränderungen finden schnell statt oder die eigene Art stirbt aus doch auch das Aussterben macht wieder Lebensräume für andere frei.

Die Zeit der Stabilität auf der Erde ging zu Ende. Was folgte waren mehrere, Millionen Jahre lange Eiszeiten in denen der Planet komplett einfror. Perioden, die wir heute "Schneeball Erde" nennen. Ist ein Planet einmal eingefroren, reflektiert der helle Schnee den größten Teil der Sonnenstrahlung direkt wieder ins All zurück. Ein geologisch weniger aktiver Planet wäre möglicherweise in einer Milliarden Jahre langen Eiszeit verblieben. Doch die Erde schaffte es sich durch Vulkanismus immer wieder vom Eis zu befreien.

Die planetaren Vereisungen waren Extremereignisse und Wahrscheinlich eine existenzielle Herausforderung für das gerade entstandene mehrzellige Leben. Es würde sich entweder anpassen oder aussterben und das Feld wieder den einfacheren Prokaryoten überlassen. Es würde auch in der ewigen Dunkelheit unter dem Eis weiterhin genügend "dunkle Raucher" geben an denen sich primitive Archaeen wohlfühlten.

Die Lebensformen der Ediacara Fauna. Diorama in einer Ausstellung des Smithonian-Instituts. (Foto: Ryan Somma; via flickr; CC BY-SA 2.0)

Vor 600 Millionen Jahren entstanden schließlich die ersten größeren Organismen. Das ist der früheste Zeitpunkt, zu dem ein Besucher der Erde ohne ein Mikroskop verwenden zu müssen einen Organismus hätte finden können und eindeutig feststellen würde: Dieses Ding, was immer es ist lebt! Diese ältesten makroskopischen Lebewesen zählen wir heute zur Ediacara-Fauna.

Die Lebewesen dieser Zeit waren Weichtiere, ohne harte Schalen und es grenzt an ein Wunder, das wir heute an wenigen Orten der Erde Fossilien dieser Arten finden können. Es sind Abdrücke, die nur unter sehr speziellen Bedingungen entstehen können aber sie gewähren uns heute einen Einblick in die Entstehung des Lebens, wie wir es heute kennen.

Literaturverzeichnis

  1. Reinhard Junker: "Kambrische Explosion: Darwins Dilemma gelöst?" Studium Integrale Journal; 21. Jahrgang; Heft 1; Mai 2014; Seiten 38-40
  2. Guy M. Narbonne, Marc Laflamme, Carolyn Greentree, Peter Trusler: "Reconstructing a Lost World: Ediacaran Rangeomorphs from Spaniard's Bay, Newfoundland" Journal of Paleontology; 83(4); 2009; Seiten 503–523
  3. Calla Carbone: "The Ediacaran Period: Glimpses of the Earth's Earliest Animals" Youtube; online