Erdzeitalter
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Solnhofen

Es ist sicher sinnvoll vor der Betrachtung und der Erläuterung der Jura - Fossilien der Solnhofener Plattenkalke eine Übersicht über die verschiedenen Epochen der Erdgeschichte zu geben. Seit dem Erscheinen der ersten  Lebewesen im Präkambrium bis zu den Solnhofener Tieren und Pflanzen sind ca. 3,5 Milliarden Jahre vergangen. Die Entwicklung in dieser Zeit wies diverse, durch verschiedene Ursachen bedingte, Einschnitte auf.

Epochen der Erdgeschichte

Epochen der Erdgeschichte und ihre Lebensformen

(Abb. aus: Biologie Heute, Schroedel - Verlag, 1988)

 

Das Präkambrium bezeichnet diejenige Zeit, welche mehr als 540 Millionen Jahre zurückliegt. Viele Gesteine aus dieser Zeit sind durch Druck oder Hitze in ihrem Zustand verändert, wodurch nur wenig Fossilien aus diesem Zeitraum vorliegen. Im Präkambrium lebten vor ca. 3,5 Milliarden Jahren Cyanobakterien (Stromatolithen) auf der Erde. Durch die damals beginnende Fotosynthese wurde der Atmosphäre CO2 entzogen, wodurch sich die Oberfläche abkühlte. Vor ca. 2,0 Milliarden Jahren entstanden erste eukaryotische Einzeller (Planktonalgen). Als eine Sackgasse bildete sich die sogenannte Ediacara - Fauna aus. Während des Präkambriums bildeten sich die Urkontinente aus, die aber noch erheblichen Gestaltveränderungen unterworfen waren. Allerdings bildete sich eine feste Erdkruste mit Wasserkreislauf heraus, es kam zu Abtragungs- und Sedimetationsprozessen.

Stromatolith, ca. 2,7 Milliarden Jahre alt, Bolivien

Im Kambrium, erster Abschnitt des Paläozoikums (Erdaltertum), bildete der Großkontinent Gondwana die Südhalbkugel, während die Nordhalbkugel durch kleine Kontinente gekennzeichnet war. Das Festland war noch gänzlich unbesiedelt. Es kommt zu einer Erwärmung des Klimas, wodurch es bis in die arktischen Breiten warm  und trocken war. Das Leben entwickelte sich im kambrischen Meer, wo sich mehrzellige Tiere mit festen Stützskeletten entwickelten. Hierdurch wurden die Möglichkeiten für eine fossile Erhaltung bedeutend verbessert.  Das Meer , insbesondere die Flachmeere, war die Heimat von Trilobiten, Stachelhäutern, Weichtieren und Chordatieren. Das Land war nur örtlich von Cyanobakterien besiedelt.

Das Ordovicium ist das Zeitalter in dem die kaledonische Gebirgsbildung beginnt. Das Klima ist warm und feucht.  Im Ordovicium bilden viele marine Organismen feste Gehäuse aus, es kommt zur Entfaltung der marinen Weichtiere: Schnecken, Muscheln und Tintenfische breiten sich aus. In den Meeren leben außerdem kieferlose Urfische, Seeskorpione, Trilobiten, Brachiopoden und Medusen. Meeresalgen, insbesondere dabei Blaualgen und kalkbildende Grünalgen, dringen bis in Brackwasserbereiche vor. Am Ende des Zeitalters kommt es zum ersten Massenaussterben.

Trilobit, Asaphus (Arthtropoda), Ordovicium, St. Petersburg

Im Silur besiedeln erste Pflanzen - insbesondere Nacktfarner (Psilophyten) das ufernahe Festland, es bildet sich eine terrestrische Biosphäre. Die Nacktfarner des Silur hatten noch keine echten Wurzeln, ihre Sprosse waren gabelig verzweigt und blattlos, allerdings besitzen sie bereits Leitgewebe und Spaltöffnungen in Anpassung an die Lebensweise an Land. Ihnen folgen Insekten wie Tausendfüßer und Skorpione. Im Wasser kommt es zur Entwicklung der Wirbeltiere: verschiedene Fischklassen treten auf. In den oberen Wasserschichten des Meeres lebten in reicher Arten- und Individuenzahl Graptolithen: kolonienbildende, polypenähnliche Tiere. Bei vorherrschend aridem Klima zieht sich das Meer großflächig zurück.

Im Devon lief der Äquator durch Nordeuropa, es herrschte auf der Nordhalbkugel ein eher warmes Klima vor und die Besiedlung des Landes durch Pflanzen und Tiere schreitet voran. An Land  nimmt die Vielfalt der Pflanzenwelt  deutlich zu: es entstehen diverse neue Gattungen und Arten. Insbesondere baumgroße  Bärlappgewächse, Schachtelhalme und Farne besiedeln das Land . Insekten breiten sich aus, erste Wirbeltiere kommen an Land, z.B. Ichthyostega als Brückentier zwischen Fischen und Amphibien. Im Meer entwickeln sich die Panzerfische. Auf der Südhalbkugel kommt es durch zunehmende Kälte zu Vereisungen.

Im Karbon kommt es durch die variskische Gebirgsbildung zu einer Verdrängung des Meeres nach Norden. Dieses Zeitalter  wird durch die Ausbildung der großen Sumpfwälder (Farne, Schachtelhalme, Bärlappe) charakterisiert. Erste Samenpflanzen entstehen. Durch die nun sehr sauerstoffreiche Luft kommt es zur Ausbildung von Rieseninsekten, z.B. Libellen mit einer Flügelspannweite von mehr als 1 Meter. Außerdem befinden sich Schaben, Spinnen, Skorpione und Tausendfüßer an Land. Es findet eine weitere Verbreitung der Amphibien statt, wobei mehrere Meter große Formen (Dachschädler) auftreten. Es entwickeln sich erste frühzeitliche Reptilien (Cytolosaurier). Im Meer leben u.a. Quastenflosser, Stachelhaie, Knorpel- und Knochenfische.

Schuppenbaum , Sigillaria, Oberes Karbon, Ruhrgebiet und Farn, Oberes Karbon, Ruhrgebiet

Im Perm kommt es zu einer einschneidenden Klimaveränderung: es wird nach und nach immer trockener. Dies begünstigt die Verbreitung der Reptilien, die bei der Eiablage nicht mehr auf das Wasser angewiesen sind. Nadelbäume (Samenpflanzen) verdrängen die Sporenpflanzen. Am Ende des Perm - inzwischen ist der Superkontinent Pangaea entstanden - sterben fast 95% aller damals existierenden Tier- und Pflanzenarten aus. Besonders die marinen Tiere sind davon betroffen: Trilobiten, viele Foraminiferen und diverse Ordnungen unter den Brachiopoden sterben aus. Bei den Landtieren verschwinden u.a. die Pelycosaurier. Eine Hypothese besagt, dass für das Aussterben eine Klimaverschlechterung, verbunden mit extremer Trockenheit im Innern des Kontinents, verantwortlich ist. Sie bewirkte das Massensterben durch Verlust der riesigen, im Karbon entstandenen Wälder (Wüstenbildung), wodurch vielen Arten die Lebensgrundlage genommen wurde.  Zusätzlich sank der Meeresspiegel durch Eisbildung. Dadurch frei liegender Schlamm verfaulte und band so einen großen Teil des Sauerstoffs, wodurch das globale Massensterben so verstärkt wurde, dass fast alles Leben von der Erde verschwand. Eine weitere Hypothese besagt, dass durch die Trockenheit im Perm an Land eine geringere Abtragung (Erosion) stattfand als in Feuchtperioden. Dies hatte negative Auswirkungen auf den Nahrungshaushalt der Meere. Unter den Formen, die überleben, befinden sich auch die Theriodontier, die als unmittelbare Vorfahren der Säugetiere gelten.

Im Trias, dem ersten Abschnitt des Mesozoikums (Erdmittelalter), können überlebende Arten die durch das Aussterben mancher Arten freigewordenen ökologischen Nischen besetzen. So wurden z.B. die Brachiopoden durch die Muscheln ersetzt. Zu Beginn des Mesozoikums treten die Fischsaurier (Ichthyosaurier), Rhynchosaurier, Squamaten (z.B. Eidechsen) und die Archosaurier (hierzu gehören die Dinosaurier, Pterosaurier (Flugsaurier) und die Krokodile) neu auf.  Die Reptilien sind weiterhin die Herrscher über Land (z.B. Plateosaurier) und Wasser (z.B. Nothosaurier). Flugsaurier zeigen sich als optimal an den Lebensraum Luft angepasste Formen. Man kann davon ausgehen, dass bereits die Flugsaurier warmblütige Tiere waren. Noch eher im Hintergrund entwickeln sich die ersten Säugetiere. Die Trias bildet den letzten Höhepunkt der Amphibien, es entwickeln sich riesige Formen (Dachschädler) wie Cyclotosaurus oder Mastodonsaurus. Letzteres  Amphibium erreichte eine Gesamtlänge von über 4 Meter.   In seichten Gewässern lebten Quastenflosser, es ist die Zeit der Ganoidfische.

Im Jura zerbricht der Superkontinent Pangäa, das Meer rückt weltweit vor. Es erscheint der Urvogel Archaeopteryx, der sowohl Merkmale der Reptilien als auch der Vögel vereint (Brückentier). Es treten erste Laubbäume auf und im Meer beginnt das Zeitalter der Ammoniten und Belemniten. Knochenfische und Meeresreptilien (z.B. Ichthyosaurier) sind ihre Mitbewohner. An Land leben die großen, pflanzenfressenden  Formen der Dinosaurier, wie z.B. Brontosaurus.

In der Kreide liegt der Beginn der Entstehung der heutigen Hochgebirge (z.B. Alpen, Karparten, Kaukasus, Pamir, Himalaja, Rocky Mountains, Anden). Diese Gebirgsbildung wird alpidische Faltung genannt. Im Vergleich zum Jura wird das Klima nun etwas kühler.  In der Kreide kommt es zum Aussterben vieler Tiergruppen, wobei über die Ursache noch keine endgültige Klarheit gewonnen ist. Die am häufigsten vorgestellte Theorie besagt, dass es durch den Einschlag eines riesigen Meteoriten auf der Erdoberfläche und die dadurch entstandene erdumfassende Staubpartikel- und Gaswolke zu einer einschneidenden Klimaveränderung im Sinne einer Abkühlung gekommen ist. Neben anderen Formen verschwinden Dinosaurier, Ammoniten und Belemniten  von der Erdoberfläche. Pangaea wird durch das Tethys-Meer in die Kontinente Gondwana und Laurasia getrennt.

Im Tertiär, dem ersten Abschnitt des Känozoikums (Erdneuzeit), kommt es zur Entwicklung vieler Vogel- und Säugetierarten, welche die - durch das Aussterben der Reptilien frei gewordenen - Lebensräume besetzen können (adaptive Radiation). Es kommt zur Entfaltung der Blütenpflanzen und parallel dazu verläuft die Entwicklung der Insekten (Koevolution).

Seeigel, Clypeaster, Miozän (Tertiär), Kreta

Im Quartär tritt ein mehrfacher Wechsel von Eis- und Warmzeiten auf. Formen wie Mammut, Wollnashorn und Säbelzahntiger setzen sich durch und es kommt zur Verbreitung der Gattung Homo. Die alpidische Gebirgsbildung erreicht ihren Höhepunkt.

Der Stammbaum des Menschen

(aus: Unterricht Biologie, H. 121, 1987)

Im Laufe der Erdgeschichte waren Klimaveränderungen immer wieder die Ursache für das massenhafte Aussterben von Tier- und Pflanzenformen. Oft waren diese Klimaveränderungen aber auch ein Motor für die Entwicklung neuer Lebensformen. Ursache für sich langfristig verändernde Klimabedingungen war in erster Linie die Verschiebung der Kontinente im Laufe der Jahrmillionen.

 

Kontinentalverschiebung

Kontinentalverschiebung: linke Abbildung: Lage der Kontinente im Trias, mittlere Abbildung: Lage der Kontinente in der Kreidezeit, rechte Abbildung: Lage der Kontinente in der Gegenwart

(Abb. aus: Linder Biologie, Metzler - Verlag, 1983)