Das Leben – Vielfalt und Einmaligkeit

Das Leben – Vielfalt und Einmaligkeit Aus Einzellern entwickelten sich Vielzeller, dann Pflanzen und Tiere: So breitete sich das Leben auf der Erde aus. Alles begann im Meer. Die Pflanzen waren die ersten, die den Weg aufs feste Land fanden, die Tiere folgten ihnen erst 50 Mio. Jahre später. Zugleich eroberten Insekten den Luftraum, und es entwickelten sich Amphibien, aus diesen wiederum Reptilien. Schließlich eroberten die Säugetiere die Erde. Pflanzen und Tiere bilden heute eine unüberschaubare Vielfalt. Hohe Temperaturen und große Regenmengen lassen in den inneren Tropen einen dichten tropischen Regenwald gedeihen. Nördlich und südlich davon erstrecken sich die weiten Graslandschaften der Savannen. In den sich anschließenden Wüsten gedeihen nur an besonders günstigen Standorten Büsche und Dornsträucher. In den etwas feuchteren Halbwüsten behaupten sich dagegen zahlreiche an die Trockenzeit angepasste Pflanzen. Viel üppiger geht es in den subtropischen Winterregengebieten an den Westseiten der Kontinente zu. Nach den trockenen und heißen Sommern können sich die Pflanzen in den feuchten, milden Wintern erholen. Typische Gewächse sind hier Hartlaubgehölze. Die ozeanisch geprägten kühlgemäßigten Breiten sind die Heimat der sommergrünen Laubwälder. Mit ihrem herbstlichen Blattabwurf passen sich die Bäume der kalten Jahreszeit an. Zu ihren Füßen erstreckt sich eine dichte, Schatten liebende Kraut-Gras-Schicht. Die trockenen und baumlosen Steppengebiete im Inneren der Kontinente werden von üppigen krautreichen Grasländern eingenommen. In den weiter polwärts gelegenen kaltgemäßigten Breiten beherrschen die Nadelholzwälder der Taiga das Landschaftsbild. In den Subpolar- und Polarzonen schränkt die Kälte das Pflanzenwachstum ein. Nur die nahezu baumlose Tundra kann sich mit ihren anspruchslosen und niedrig wachsenden Pflanzen – Flechten, Moosen, Gräsern, Kräutern und Zwergsträuchern – behaupten. Im polaren Klima gibt es nur noch Kältewüsten ohne Boden und Vegetation. Entwicklung des Lebens: Vom Einzeller zum Menschen Wann entstand das Leben auf der Erde? Vor rund 4 Mrd. Jahren. Unter eigentlich lebensfeindlichen Bedingungen – es gab keine schützende Atmosphäre und die Erdoberfläche war noch immer heiß – bildete sich primitives Leben. Die ersten Zellen können heute aus einer Zeit vor 3,5 Mrd. Jahren nachgewiesen werden. Etwa 1 Mrd. Jahre später hatten sich diese Zellen so sehr vermehrt, dass der bei ihrer Zellteilung anfallende Sauerstoff in der nun entstandenen Atmosphäre neben den Hauptanteilen Stickstoff und Kohlendioxid an Bedeutung gewann. Vor 1 Mrd. bis 600 Mio. Jahren entwickelten sich die ersten mehrzelligen Lebewesen. Der gesamte Zeitraum bis vor 545 Mio. Jahren wird als Präkambrium, also als die Zeit vor dem Kambrium, bezeichnet. Wann entfaltete sich das Leben explosionsartig? Im Kambrium (vor 545 bis 510 Mio. Jahren) blieb das Leben zwar auf das Meer beschränkt, doch es entfaltete sich so reich, dass sich der Begriff der kambrischen Explosion eingebürgert hat. Allerdings haben jüngste Forschungen ergeben, dass es bereits vorher viele Lebewesen gegeben hat. Doch bisher fand man nur wenige Fossilien, also versteinerte Reste von Pflanzen und Tieren, aus dieser Zeit. Welches war das gefährlichste Tier des Kambrium? Anomalcaris, die »ungewöhnliche Krabbe«. Mit einer Körperlänge von mehr als 50 cm ein wahrer Riese unter den damaligen Lebewesen, war sie mit ihren rasiermesserscharfen Zähnen wohl der am meisten gefürchtete Jäger am Riff. Einige Bewohner des kambrischen Meers hatten ein sog. Exoskelett, eine Art Stützstruktur für den weichen Körper, ähnlich wie der Panzer der heutigen Krustentiere. So ausgestattet bewegte sich z. B. der etwa 10 cm große Opabinia im Wasser. Das Tier hatte fünf Augen, bewegliche seitliche Körperanhänge und einen langen Rüssel mit einem Greifarm. Es lebte wahrscheinlich als Jäger. Zu seinen Beutetieren zählte mutmaßlich der frühe Stachelhäuter Eldonia, der große Ähnlichkeit mit heutigen Quallen aufweist, oder die mit flossenartigen Organen ausgestattete Amiskwia. Wann gingen die ersten Pflanzen an Land? Wissenschaftler streiten sich immer noch über den Zeitpunkt, an dem der erste Landgang der Pflanzen stattgefunden hat. Im Ordovizium, vor 510–438 Mio. Jahren, hatten sich große Algen entwickelt, die sich mittels eines starken Strangs aus abgestorbenen Zellen am Boden festhalten konnten. Aus diesem Strang wurde bei späteren Landpflanzen ein Wasser leitendes Gefäßsystem. Grünalgen gelten als Vorfahren der ersten Landpflanzen. Im Silur, vor 438–410 Mio. Jahren, existierten zumindest Pflanzen, die subaquatisch, d. h. halb im Wasser, halb auf dem Land lebten. Erst im Devon, vor 410–355 Mio. Jahren, kam es zu einer nachhaltigen Verbreitung von Landpflanzen, die eine erstaunliche Artenvielfalt aufwiesen. Welche Tierart kam als erste vom Meer an Land? Als erste krochen Tausendfüßer an Land. Die kleinwüchsige Flora an den Küsten der flachen Meere und den Ufern der Brackwasser im Silur (vor 438–410 Mio. Jahren) bot ihnen einen eigenen Lebensraum. Diese frühen Landformen atmeten als erste Tiervertreter über Tracheensysteme Luft ein – etwa so wie die heutigen Landspinnen. Im frühen Devon herrschte auf dem Festland schon ein reges Leben. Zwischen Urlandpflanzen krabbelten Urspinnen, Milben und mit den Springschwänzen schon die ersten, allerdings noch flügellosen Insekten. Im Karbon (355–290 Mio. Jahren) besiedelten die Tiere dann endgültig das Land. Die ersten Landbewohner waren Amphibien, Lebewesen, die sowohl im Wasser als auch an Land bestehen konnten. Aus ihnen entwickelten sich die Reptilien. Sind Beine zum Überleben wichtig? Im Devon waren sie es auf jeden Fall, denn im Klima dieser Zeit passierte es immer wieder, dass Seen und Tümpel auf dem Land zumindest zeitweise austrockneten. Um ihr Überleben zu sichern, mussten die dort lebenden Fische im Lauf der Evolution auf dieses Phänomen reagieren. Vielleicht entwickelten sie vier Beine und Füße, um während der Trockenperioden neue Wasserstellen zu suchen oder sich im feuchten Schlamm einzugraben. Sicher lockte auch das steigende Nahrungsangebot an Land. Zu den ersten Tieren mit »Beinen« zählt Eusthenopteron, der zur Ordnung der Quastenflosser gehört. Diese Fische besaßen an der Unterseite des Rumpfes vier große, lappige Flossen – und besitzen sie noch heute: Seit 1938, als vor Südafrika ein Quastenflosser gefangen wurde, weiß man, dass diese Urtiere nicht, wie bis dahin angenommen, ausgestorben sind. Wann folgten die Tiere den Pflanzen? Zwischen dem ersten Landgang der Pflanzen und dem der Tiere liegt nach bisherigem Forschungsstand ein Zeitraum von mindestens 50 Mio. Jahren. Der Grund ist ein Prinzip der Nahrungskette: Tiere ernähren sich von anderen Organismen, entweder von Pflanzen oder von Pflanzenfressern, die sie räuberisch erbeuten. Daher musste sich an Land zunächst eine schon recht üppige Pflanzenwelt entwickeln, bevor die Tiere einen so entscheidenden Schritt wagen konnten. Im Lauf der Erdgeschichte hinkt die tierische Entwicklung der pflanzlichen daher immer um eine gewaltig erscheinende Zeitspanne hinterher. Welche Arten eroberten zuerst die Lüfte? Die ersten waren libellenartige Insekten wie Meganeura monyi. Sie erreichten in den tropischen Steinkohlenwäldern des Oberkarbon Flügelspannweiten von bis zu 70 cm. Dagegen sind unsere heutigen Libellen geradezu winzig. Allerdings konnten diese frühen Flieger ihre beiden Flügelpaare – im Gegensatz zu den meisten heutigen Fluginsekten – nicht über dem Kopf zusammenschlagen. Von der bislang erfolgreichsten Insektengruppe der Evolution, den Käfern, gab es im Karbon hingegen noch keine Spur. Unterbrachen Massensterben die Entwicklung des Lebens? Ja. Im Lauf der Erdgeschichte gab es mindestens fünf große Massensterben und etwa 20 kleinere Sterbeperioden. Bei den großen Ereignissen verschwand mindestens ein Drittel aller Tiere und/oder Pflanzen, bei den kleineren wurden »nur« 10–20 % aller Arten vernichtet. Über die jeweiligen Ursachen – ob Meteoriteneinschläge, Vulkanismus, Meeresspiegelschwankungen, Entstehung neuer und Verdrängung alter Arten – wird heftig gestritten. Zwei der größten Sterbeereignisse fanden vor etwa 250 Mio. Jahren zu Beginn und vor 65 Mio. Jahren am Ende des Erdmittelalters statt. Betroffen waren zuerst fast alle Meeresbewohner und später die Dinosaurier. Wo blieben die Reptilien? Das Perm (vor etwa 290–248 Mio. Jahren) war die erste Blütezeit der Reptilien. Frühe Vertreter waren schon die im Karbon aufgetauchten an Flüssen und Seen lebenden Anthracosaurier – Brückenglieder zwischen Amphibien und Reptilien. Das trockene Binnenklima förderte die Evolution der Reptilien. Im Perm tummelten sich sonst in den Ozeanen Ammoniten (Kopffüßer), Brachiopoden (Armfüßer), Bryozoen (Moostierchen), Schnecken, Muscheln, Knochenfische, Haie und Foraminiferen – winzige Urtierchen. Auf dem Festland vollzog sich ein Wandel in der Pflanzenwelt. Die im Karbon vorherrschenden Farne, Schachtelhalm- und Bärlappgewächse wurden im Norden von Nadelhölzern abgelöst. Wieso haben Saurier die Erde beherrscht? Die Lebensbedingungen – üppige Vegetation und tropische Temperaturen – waren so gut, dass sich besonders große Arten entwickeln konnten. Dazu zählten Flugsaurier mit mehr als 10 m Flügelspannweite und bis zu 15 m lange Fischsaurier. Die eindrucksvollsten Kolosse sind der 40 m lange und 100 t schwere Pflanzenfresser Argentinosaurus und die über 5 m hohe Raubechse Tyrannosaurus rex. Dinosaurier lebten im Jura (vor 205 bis 135 Mio. Jahren) und in der Kreide (vor 135–65 Mio. Jahren). Die anfangs kleinen Reptilien hatten schnell alle ökologischen Nischen besetzt. Sie bevölkerten das Land, eroberten die Luft und kehrten auch ins Wasser zurück, das ihre Vorfahren rund 100 Mio. Jahre zuvor verlassen hatten. Warum sind die Dinosaurier ausgestorben? Endgültig geklärt ist ihr Aussterben nicht. Nach der gängigen Theorie war ein großer Meteorit, der vor 65 Mio. Jahren mit unvorstellbarer Wucht im Golf von Mexiko einschlug, Ursache für das große Sterben. Der erst Ende des 20. Jahrhunderts gefundene Einschlagkrater wurde nach der auf der Halbinsel Yucatán gelegenen Ortschaft Chicxulub benannt. Ein weiterer Beleg für das Katastrophenereignis ist eine hohe Iridiumkonzentration in einer dünnen Tonschicht, welche die Grenze zwischen Kreide und Tertiär markiert. Iridium ist ein auf der Erde sehr seltenes Element, das man aber häufiger in Meteoriten findet. Der Einschlag löste gewaltige Brände und Flutwellen aus. Der in die Atmosphäre geschleuderte Staub verdunkelte das Sonnenlicht und kühlte die Atmosphäre ab. Etwa zur gleichen Zeit ergossen sich im heutigen Südindien gewaltige Lavamassen über die Region Dekhan. Schwefeldioxid und Kohlendioxid gelangten in die Atmosphäre, sorgten zunächst für eine globale Erwärmung (Treibhausgase), längerfristig in Verbindung mit Staubpartikeln und Vulkanasche aber zu einer Abkühlung. Seit wann gibt es Säugetiere? Die frühesten Vertreter dieser Wirbeltierklasse tauchten schon vor etwas mehr als 200 Mio. Jahren im Erdzeitalter des Trias auf, allerdings lebten die überwiegend mausgroßen Säugetiere damals im Schatten der dominierenden Reptilien. In der Erdneuzeit, dem Känozoikum, das vor 65 Mio. Jahren begann, setzte der Siegeszug der Säugetiere ein. Denn im Gegensatz zu den Dinosauriern und vielen Meeresbewohnern überlebten sie das Massensterben am Ende der Kreidezeit. Schon vor der Katastrophe waren in der Vegetation die ersten Blütenpflanzen aufgetaucht, die bevorzugte Nahrung der kleinen Pflanzen fressenden Säuger. Diese Vegetarier waren wiederum Nahrung für die ersten Raubtiere unter den Säugetieren. Stammt der Mensch vom Affen ab? Nicht direkt, aber Menschen und Menschenaffen haben gemeinsame Vorfahren, die bereits vor 30 Mio. Jahren in den afrikanischen Regenwäldern lebten. Wann sich die Entwicklungslinien der Menschenaffen und der Hominiden, der Vorfahren des Menschen, getrennt haben, ist noch ungeklärt. Da es keine Funde eines gemeinsamen Ahnen gibt, spricht die Wissenschaft vom »missing link«, dem fehlenden Verbindungsglied. Die Suche nach ihm beschränkt sich auf Afrika, da erwiesen ist, dass dort der Ursprung der Menschheit liegt. Was besagt Darwins Evolutionstheorie? Kern der Darwin'schen Abstammungslehre ist die Selektionstheorie, auch »Theorie der natürlichen Auslese« genannt. Nach Charles Darwin tendiert jedes Lebewesen dazu, sich immer weiter zu vermehren. Dass die absolute Zahl der Tiere und Pflanzen einer Art dennoch mehr oder weniger stabil bleibt, liegt daran, dass nicht alle überleben. Zwischen den einzelnen Individuen derselben Art entbrennt vielmehr ein »Kampf ums Dasein«. Diesen Kampf darf man nicht als Kampf zwischen Jägern und Beutetieren verstehen, sondern als Kampf zwischen Tieren derselben Art. Diejenigen Individuen, deren Organe durch geringe erbliche Unterschiede besser für den »Überlebenskampf« ausgerüstet wurden, sind ihren Artgenossen überlegen. Eine natürliche Auslese führt dazu, dass nur jene Pflanzen und Tiere mit den besser entwickelten Organen überleben und Nachkommen produzieren können. Die anderen Individuen sterben aus. Darwins Theorien sorgten seinerzeit überall für helle Aufregung, da sie sich auch auf den Menschen übertragen ließen: Er hätte demnach seine Fähigkeit zu denken der natürlichen Auslese – also dem Zufall – zu verdanken. Das widerspricht aber der biblischen Schöpfungsgeschichte. Seit wann gibt es Fische? Im ausgehenden 20. Jahrhundert waren sich die Wissenschaftler einig, dass die ersten Fische aus dem Ordovizium stammen, einem Erdzeitalter, das vor 510 Mio. Jahren begann und vor 438 Mio. Jahren endete. Doch Mitte der 1990er Jahre zwang eine Entdeckung aus China zum Umdenken: In der Nähe des Ortes Haikou waren Reste eines Fisches gefunden worden. Sie lagen in Gesteinsschichten aus dem Kambrium und bewiesen, dass der Ursprung der Fische 60 Mio. Jahre länger zurücklag. Wussten Sie, dass … im Mai 2004 die geologische Zeittafel um das Erdzeitalter Ediacarium erweitert wurde? Dieses umfasst die Zeit vor 600–545 Mio. Jahren, als zum ersten Mal Vielzeller in großer Zahl die Meere bevölkerten. das erste bekannte Lebewesen mit vier Beinen Ichthyostega war und vor 410 Mio. Jahren lebte? Es benutzte seine Beine jedoch eher zum Schwimmen als zum Laufen, denn es lebte noch im Meer. im Karbon – vor 355–290 Mio. Jahren – ausgedehnte Wälder die Landflächen bedeckten? Die Photosynthese der vielen Pflanzen ließ den Sauerstoffgehalt der Atmosphäre von 15 % auf 35 % anwachsen. am Ende der Kreidezeit (vor 65 Mio. Jahren) nicht nur alle Dinosaurier ausstarben, sondern drei Viertel aller Tierarten? Mit ihnen starb auch ein Fünftel der bis dahin unbedeutenden Säugetiere. Schildkröten und Krokodile die einzigen Reptilienordnungen aus der Zeit der Dinosaurier sind, die bis heute überlebt haben? Wie schnell konnten Saurier rennen? Auf etwa 30 km/h soll es ein aufrecht gehender, Fleisch fressender Dinosaurier gebracht haben. Das ergaben Berechnungen an Fußspuren, die 2002 in einem britischen Steinbruch entdeckt worden waren. Zwar konnte seine Art nicht bestimmt werden, doch bei seiner Geschwindigkeit waren sich die Wissenschaftler einig: Ein breitbeiniges Watscheln brachte das Tier anfangs auf 6,8 km/h, bei einem anschließenden Rennen betrug die Schrittlänge bis zu 5,6 m und das Tempo exakt 29,2 km/h. Wie alt ist der Mensch? Die ältesten Reste eines menschlichen Vorfahren wurden auf 6 bzw. 7 Mio. Jahre datiert. Orrorin tugenensis und Sahelanthropus tschadensis wurden jedoch erst 2001 bzw. 2002 gefunden und sind bis jetzt von nur wenigen Wissenschaftlern begutachtet worden, so dass sie noch umstritten sind. Anerkannt ist dagegen der Ardipithecus ramidus, der vor 4,4 Mio. Jahren seine Spuren hinterließ. Seine Reste wurden in den 1990er Jahren in Äthiopien gefunden. Tropischer Regenwald: Artenvielfalt pur Wo wächst tropischer Regenwald? Tropischer Regenwald wächst rund um den Äquator bis etwa 6 ° nördlicher und südlicher Breite. Es gibt drei große Gebiete mit tropischem Regenwald: das tropische Amerika, das Zentrum Afrikas einschließlich Teilen Madagaskars sowie Südostasien von Indien über Malaysia bis nach Nordost-Australien. Am weitesten hat sich der Regenwald in Südamerika ausgebreitet, wo er im Andenvorland bis auf 25 ° südlicher Breite vordringt. Der Regenwald des Amazonasbeckens stellt mit 4,7–6 Mio. km² die weltweit größte Waldfläche. Im äquatorialen Ostafrika ist es dagegen aufgrund der großen indischen Monsunzirkulation zu trocken für den Regenwald. Tropischer Regenwald benötigt das immerfeuchte Klima der inneren Tropen. Dort ist auch der kälteste Monat noch über 18 °C warm. Es gibt keine ausgeprägten Unterschiede zwischen den mittleren Monatstemperaturen, dagegen schwanken die Temperaturen im Laufe eines Tages teils erheblich. Regen fällt das ganze Jahr über, meistens mehr als 1500 mm. Warum sind Regenwälder so artenreich? Flora und Fauna des tropischen Regenwaldes konnten sich seit dem Tertiär (vor 65–1,8 Mio. Jahren) bei optimalen Klimabedingungen entwickeln. Dagegen ist die Artenvielfalt in Europa bis heute relativ gering, da sich die meisten Pflanzen während der letzten Eiszeit in wärmere Gebiete zurückgezogen haben und erst seit 20 000–10 000 Jahren ihren Lebensraum »zurückerobern«. Während in Mitteleuropa 2700 Arten von Gefäßpflanzen bekannt sind, wachsen alleine in der artenreichen Inselwelt Indonesiens 45 000 verschiedene Pflanzenarten, darunter 3000 Baumarten. Die üppige Vegetation des tropischen Regenwaldes besteht aus immergrünen Pflanzen, die das ganze Jahr über Blätter tragen. Sie umfasst aber nicht nur Bäume, sondern auch Sträucher, Palmen, Farne, Orchideen, Kräuter und viele andere Pflanzen, die auf-, neben- und übereinanderwachsen. Im mittelamerikanischen Staat Panama, zu großen Teilen von Regenwald bedeckt, brüten 890 Vogelarten – im über viermal so großen Deutschland sind es nur rd. 250. Auf der südostasiatischen Insel Borneo haben Zoologen auf nur 19 Baumkronen 2000 Käferspezies entdeckt. Das ist etwa ein Viertel der Artenanzahl, die bislang in ganz Mitteleuropa entdeckt worden ist. Beherrschen bestimmte Pflanzen den Dschungel? Nein, die Artenvielfalt bewirkt, dass sich keine der vorkommenden Arten in den Vordergrund drängen kann. Auf einer Fläche von 1 ha wachsen durchschnittlich 100–150 Bäume mit einem Stammdurchmesser von mindestens 25 cm. Doch jede Art ist mit nur einem bis drei Exemplaren vertreten. Das ist einer der Gründe dafür, dass eine rationelle Holznutzung der Regenwälder kaum möglich ist und Edelhölzer einzeln aus den Wäldern geschlagen werden müssen. Haben tropische Bäume Jahresringe? Nein, denn es gibt keinen jahreszeitlichen Rhythmus, den Jahresringe in den Stämmen der Bäume anzeigen könnten. In außertropischen Gebieten entstehen während des stärksten Wachstums im Frühling bzw. in der Regenzeit weite Holzzellen, während die Zellen im Sommer bzw. in der Trockenzeit engmaschig sind. In den Tropen ist das Klima ganzjährig feuchtwarm, und die Stämme wachsen regelmäßig. Durch die fehlende Jahresrhythmik des Klimas ist weder das Wachstum noch der Laubfall auf bestimmte Jahreszeiten beschränkt. Dennoch weisen die Pflanzen häufig einen bestimmten Wachstumsrhythmus auf, der von Art zu Art – und oft auch bei Pflanzen derselben Art – variiert. Das Laub der »immergrünen« Bäume wechselt regelmäßig, doch kann diese Periode zwischen sechs und 32 Monaten schwanken. Die Ruheperiode, während der der Baum kahl steht, dauert einige Wochen bis Monate an. Manche Arten werfen ihr Laub erst dann ab, wenn sich bereits neue Blätter entwickelt haben. Wann blüht es im Regenwald? Im Regenwald blüht es das ganze Jahr über. Auch das liegt an den ganzjährig gleich bleibenden Klimaverhältnissen; die Blütezeit ist im Regenwald nicht wie in anderen Klimazonen von wechselnden Tageslängen und Temperaturen abhängig. Häufig treten am gleichen Baum Blüten und Früchte nebeneinander auf. Die Bestäubung und die Verbreitung der Samen erfolgt fast ausschließlich über Tiere. Während in den höheren Baumschichten neben Insekten überwiegend Vögel die Samen verbreiten, sind es in den tieferen Baumschichten Fledermäuse und die mit ihnen eng verwandten Flughunde. Letztere verdanken ihren Namen ihrem hundeähnlichen Kopf. Tagsüber hängen sie kopfunter an Ästen, nachts begeben sie sich auf Nahrungssuche. Warum kippen die Baumriesen nicht um? Damit die teils über 60 m, selten auch einmal 100 m hohen Regenwaldbäume nicht umkippen, entwickeln sie strebenähnliche Brettwurzeln. Die Hauptwurzeln der Bäume wachsen statt in die Tiefe zur Seite; auf der Oberseite der Wurzeln ist das Wachstum stärker als auf der Unterseite. Dadurch bilden die horizontal vom Stamm abgehenden Wurzeln bis zu 9 m hohe Streben, die sich schräg zum Stamm hinaufziehen. Das sehr flache Wurzelsystem der Tropenbäume ist kein Hindernis bei der Nährstoffaufnahme: Die den Wurzeln aufsitzenden Mykorrhizapilze arbeiten so effektiv, dass sie bereits in geringer Tiefe alle aus der Laubstreu freigesetzten Mineralsalze aufnehmen. Was sind Stockwerke im Regenwald? Damit werden Bereiche verschiedener Lichtintensität bezeichnet, die vor allem für das Wachstum der Bäume wichtig sind. Es gibt drei Kronenstockwerke in durchschnittlich 10 m, 25 m und 40 m Höhe. In der unteren, sehr dichten Schicht bilden die Bäume schmale Kronen mit spindel- bzw. kegelförmigem Bau, die die schmalen Lichtschneisen optimal ausnutzen können. Die mittleren und oberen Kronenschichten sind dagegen lückenhaft und bilden meistens weit gespannte Schirmkronen. Das Sonnenlicht kann das untere Stockwerk kaum durchdringen: Nur noch 0,1–0,5 % des Lichtes gelangen auf den Waldboden. Jungbäume und Sträucher wachsen deswegen rasch in die Höhe, um vom lebensnotwendigen Licht zu profitieren. Moose und niedrige Pflanzen gibt es im Dschungel kaum. Weshalb sind tropische Samen so groß? Die dicken Samen der tropischen Pflanzen bergen reichlich Reservestoffe, welche die jungen Pflanzen zum Wachsen benötigen. In anderen Wäldern erzeugen Jungpflanzen die benötigten Stoffe durch Photosynthese. Doch im tropischen Regenwald kann das dafür erforderliche Sonnenlicht nicht bis zum Boden durchdringen. Junge tropische Bäume können daher die lebensnotwendige Photosynthese erst durchführen, wenn sie mit ihren Spitzen das Sonnenlicht erreichen. Daher »ernähren« sie sich möglichst lange von den im Samen gespeicherten Reservestoffen. Übrigens: Damit die Pflanzen möglichst rasch in die Höhe wachsen, wird das Wuchshormon Auxin aktiviert. Volle Sonnenstrahlung deaktiviert dieses Hormon. Diese Reaktion ist auch für das geringe Pflanzenwachstum in den strahlungsreichen Höhen der Gebirge oberhalb der Waldgrenze verantwortlich. Wieso trägt der Kakaobaum seine Blüten am Stamm? Die Stammblütigkeit, die sog. Kauliflorie, die bei vielen tropischen Bäumen der unteren Baumschicht auftritt, lockt Fledermäuse und Flughunde an, die sich auf dem Stamm und den dicken Ästen eher niederlassen können als auf dünnen Zweigen. Dadurch besitzt der Kakaobaum einen Vorteil bei der Verbreitung seiner Samen. Die kleinen, unscheinbaren Blüten des Kakaobaums entwickeln sich aus ruhenden, teilweise schon vor vielen Jahren angelegten Knospen im Stamm. Aus den Blüten bilden sich große rote Früchte, in deren Fruchtfleisch die Kakaobohnen eingebettet sind. Fledermäuse und Flughunde fressen diese Früchte; durch den Kot der Tiere gelangen die Samen in den Boden. Welche Pflanzen können klettern? Lianen. Als schnellwüchsige Kletter- und Schlingpflanzen erreichen sie rasch die gut belichteten höheren Vegetationsstockwerke. Dazu klammern sich die Pflanzen mit Ranken und Haftwurzeln an Baumstämmen fest. Lianen bauen erst dann festes Stützgewebe auf, wenn sie genügend Licht erreicht haben, um eine Laubkrone auszubilden. Nährstoffe und Wasser erhalten Lianen über ihre Wurzeln aus dem Boden. Welche Pflanzen brauchen keine Erde? Epiphyten sitzen anderen Pflanzen auf und beziehen die lebensnotwendigen Nährstoffe und das Wasser aus der Luft. Diese aufsitzenden Pflanzen nutzen andere Pflanzen lediglich als Stütze, ihren Wasser- und Nährstoffbedarf decken sie aus dem Regen. Dazu verfügen sie über speziell ausgebildete Wurzeln und Blätter. Manche Orchideenarten bilden frei herabhängende Luftwurzeln mit großen, toten Zellen, die das Regenwasser regelrecht aufsaugen. Bei der Familie der Ananasgewächse sind die Blätter mit Saugschuppen besetzt, die bei Benetzung mit Regenwasser aufquellen. Einige Pflanzen bilden zusätzlich mit ihren rosettenartig angeordneten Blättern einen Trichter, in dem sich das Regenwasser sammelt. Übrigens: Im Gegensatz zu den Epiphyten zählen die sog. Hemi-(»Halb«-)-Epiphyten zu den Parasiten. Sie benutzen einen Baum als Stütze, um ihn nach Ausbildung genügender Stelzwurzeln zu »erdrosseln«. Wie haben sich die Tiere an das Leben im Regenwald angepasst? Die schlechten Lichtverhältnisse und die vorherrschende Windstille haben den Seh- und Geruchssinn vieler Tiere eingeschränkt; das Gehör ist im Dschungel das wichtigste Sinnesorgan. Um die dichte Waldformation durchqueren zu können, verfügen Tiere wie Tapire, Leguane und Schlangen über einen glatten oder keilförmigen Körperbau. Andere Tiere wie Elefanten und Nashörner durchbrechen den Urwald mit ihren massigen Körpern. Affen, Laubfrösche und Geckos gehören zu den Kletterern des Regenwaldes. Viele Tiere fliegen oder gleiten zwischen den Bäumen hin und her. Zu diesen sog. Flugspringern zählen u. a. Flugfrösche und Flughörnchen. Wie die Pflanzenwelt siedelt sich auch die Tierwelt in verschiedenen Stockwerken an. Besonders dicht bewohnt sind die höheren Stockwerke des Regenwaldes. Dort tummeln sich neben Vögeln und Insekten auch Affen und Halbaffen, Faultiere, Baumschliefer und sogar baumlebende Kängurus. Ist Tropenholz gutes Nutzholz? Ja. Gerade wegen seiner wertvollen Hölzer wird der Regenwald abgeholzt. Da aber die Artenvielfalt so groß ist, werden bei der Gewinnung der gefragten Hölzer weite Teile des Waldes beeinträchtigt. Das Fällen eines einzigen Mahagonibaums zerstört durchschnittlich 27 weitere Bäume, die z. B. ihren Lebensraum im Schatten des Mahagonibaums verlieren. Mit der Rodung werden Straßen und Verbindungswege durch den Wald angelegt, um auf ihnen das Holz zu Sägewerken transportieren zu können. Entlang den Transportschneisen arbeiten sich die Holzfirmen weiter in den Wald vor, um auch minderwertige Bäume schlagen zu können. Gleichzeitig siedeln sich Kleinbauern an, die für ihre Parzellen den Wald weiter roden. Im größeren Maßstab machen dies auch Großgrundbesitzer, die den Regenwald in Weidegebiete oder Plantagen für Weltmarkterzeugnisse verwandeln. Etwa ein Viertel der weltweiten Kaffeeproduktion wächst bereits heute auf brasilianischen Plantagen. Weitere wichtige Anbauprodukte in den ehemaligen tropischen Wäldern sind Zuckerrohr und Bohnen. Auch der Gewinnung von Rohstoffen fallen große Regenwaldgebiete zum Opfer. Wussten Sie, dass … die Hälfte aller lebenden Arten im Regenwald vorkommt, obwohl dieser nur 7 % der gesamten Landfläche bedeckt? allein in Brasilien pro Jahr über 25 000 km² Regenwald, also annähernd die Fläche von Belgien, vernichtet werden? durch die Zerstörung des Regenwaldes jedes Jahr mindestens ein Viertel des Kohlendioxids, das die Menschen produzieren, in die Atmosphäre gelangt? Sind tropische Böden fruchtbar? Nein, tropische Böden sind viel weniger fruchtbar als z. B. die Böden Mitteleuropas. Die von Natur aus nährstoffarmen tropischen Böden erhalten ihre Nährstoffe zu großen Teilen durch die Zersetzung des auf ihnen liegenden Laubes. Durch den permanenten Laubfall werden die Böden das ganze Jahr über gedüngt. Die Rodung des Regenwaldes unterbricht den Nährstoffnachschub. Die Böden verlieren dadurch rasch ihre Fruchtbarkeit und können nur für kurze Zeit als Ackerböden genutzt werden. Wie viel Regenwald wurde schon vernichtet? Zuerst waren es nur einzelne unzusammenhängende Flächen, auf denen die ursprüngliche Vegetation vernichtet wurde. Ab den 1960er Jahren steigerten sich jedoch Ausmaß und Geschwindigkeit des Raubbaus: Zwischen 1960 und 1990 verschwand ein Fünftel der weltweiten Fläche des tropischen Regenwaldes, das waren 4,5 Mio. km² oder mehr als die zwölffache Fläche von Deutschland. 2003/04 wurde allein in Brasilien eine Regenwaldfläche so groß wie das Bundesland Mecklenburg-Vorpommern vernichtet. Savannen: Grasländer und Trockenwälder Wo gibt es Savannen? Savannen sind in Afrika weit verbreitet und bedecken große Teile des Indischen Subkontinents. Es gibt sie im Norden Australiens ebenso wie in Süd- und Mittelamerika. Die Grasländer und Trockenwälder der Savannen liegen auf einem breiten Übergangsgürtel zwischen dem tropischen Regenwald und der Wüstenzone. Die weiten Grasfluren sind von einzelnen Bäumen, Baumgruppen oder lichten Wäldern durchsetzt. Was kennzeichnet das Klima der Savanne? In der Savanne herrscht heißes, wechselfeuchtes tropisches Klima. Im Jahresverlauf wechseln sich trockene und feuchte Perioden ab. Je nach Region fallen 200–1500 mm Regen, der meiste davon im Sommer. In Ouagadougou, der Hauptstadt Burkina Fasos, regnet es im Jahresmittel 870 mm. Allein im August sind es 280 mm, von November bis Februar hingegen insgesamt nur 3 mm. In den Savannen wird es im Durchschnitt 25 °C heiß, doch im Gegensatz zu den inneren Tropen schwanken die mittleren Monatstemperaturen im Lauf eines Jahres um 10–12 °C. Welche Savanne ist trockener als die Trockensavanne? Die Dornsavanne: In der Trockensavanne fallen 500–1000 mm Regen, in der Dornsavanne lediglich 200–500 mm. Während es in der Trockensavanne fünf bis siebeneinhalb Monate nicht regnet, dauert die Trockenzeit in der Dornsavanne sieben bis zehn Monate. In beiden Savannentypen werden weite Grasfluren nur vereinzelt von Schirmakazien, Affenbrotbäumen oder Flaschenbäumen unterbrochen. Diese Bäume sind an die Trockenheit angepasst und werfen während der Trockenzeit ihr Laub ab. In der Dornsavanne wachsen zudem zahlreiche Dornsträucher. In der Feuchtsavanne – sie ist dem Äquator am nächsten – wachsen üppige, übermannshohe Gräser. Hochwüchsige Bäume stehen in kleinen Gruppen zusammen, manchmal bilden sie einen lockeren Wald. Die Trockenzeit dauert zweieinhalb bis fünf Monate, in der restlichen Zeit regnet es regelmäßig. Die Niederschläge summieren sich auf 1000 bis 1500 mm pro Jahr. Wie überstehen Savannengräser die Trockenheit? Sie durchziehen die oberen Bodenschichten mit einem 25–30 cm mächtigen Wurzelstock, der den Hauptteil des Regenwassers aufsaugt. Die Gräser können so das verfügbare Wasser optimal nutzen. In der Trockenzeit sterben große Teile der Pflanze ab, die Gräser benötigen dann kaum Wasser. Nur wenn die Speichermöglichkeit der Graswurzeln überschritten wird, kann Regenwasser bis in die Wurzelbereiche der Bäume sickern. Die Baumwurzeln breiten sich deswegen weit in die Horizontale und die Tiefe aus. Nur so können sie mit dem spärlichen Wasserangebot auskommen. Je weniger Wasser vorhanden ist, desto weiter stehen die um das Wasser konkurrierenden Bäume auseinander. Doch im Gegensatz zu den Gräsern können Bäume Wasser speichern und so längere Trockenphasen überbrücken. Welche Tiere leben in der Savanne? In den offenen Landschaften der Savanne leben Großtiere verschiedenster Arten und Familien. Zu ihnen zählen Huftiere wie Zebras, Giraffen, Antilopen, Gazellen und Wasserbüffel sowie hochbeinige Raubtiere wie Hyänenhunde, Geparden und Tüpfelhyänen. Straußenvögel haben sich in Afrika als Vogel Strauß, in Australien als Emu und in Südamerika als Nandu entwickelt. Viele Tiere treten in Gruppen auf: Zebras, Antilopen und Strauße leben in Herden, Löwen und Falken jagen in Rudeln bzw. Schwärmen. Weitere Bewohner der Savannen sind Kängurus, Springmäuse und Springhasen sowie Raubvögel und Geier. Termiten, Ameisen und Heuschrecken sind besonders häufig in der Trocken- und Dornsavanne zu finden. Wussten Sie, dass … die Flüsse der Savannen oft von einem Waldstreifen begleitet werden? Diese als Galeriewälder bezeichneten Wälder bestehen im Gegensatz zu den Laub abwerfenden Savannenwäldern aus immergrünen Arten. ein etwa 20 m hoher Affenbrotbaum mit einem Stamm von 6 m Durchmesser 120 m³ Wasser speichern kann? auf ehemaligen Termitenbauten isolierte Waldinseln wachsen können? Der Boden der Termitenhügel ist aufgelockert und mit Nährstoffen angereichert. Warum brauchen Akazien Schirme? Auf jeden Fall nicht, weil es zu viel regnet! Mit ihrer schirmförmigen Krone passen sich die Akazien wie auch andere Savannenbäume an das von oben kommende Licht der Tropen an. Hätten die Kronen die bei uns übliche rundliche Form, würden sich die einzelnen Blätter gegenseitig zu stark beschatten. Dagegen erhalten alle Blätter einer schirmförmigen Baumkrone genügend Sonnenlicht für die Photosynthese. Wüsten und Halbwüsten: In der Trockenheit überleben Wo liegen die großen Wüsten der Erde? Die großen Wüsten der Alten Welt bilden einen Trockengürtel, der sich vom Atlantik bis zum Indischen Ozean erstreckt. Er umfasst die Sahara, die Wüsten der Arabischen Halbinsel sowie die Trockengebiete Irans und Westindiens. Die Wüsten Australiens und die Kalahari im südlichen Afrika liegen im Bereich des südlichen Wendekreises. Polwärts der beiden Wendekreise befinden sich zahlreiche weitere Wüsten. Einige von ihnen wie die Mojavewüste in Nordamerika erstrecken sich im Westen großer Gebirgssysteme, andere wie die Namib im Südwesten Afrikas auf einem schmalen Küstenstreifen an der Westseite der Kontinente. Wieder andere wie die Gobi liegen im Inneren der Kontinente. Zu den feuchteren Halbwüsten zählt die Sahelzone südlich der Sahara. Ein halbtrockener Saum umgibt auch die Wüsten Australiens. Die Prärien Nordamerikas sind ebenso Halbwüsten wie ein breiter Streifen im Norden der innerasiatischen Wüsten. Sind Wüsten immer heiß? Nur in der Vorstellung der meisten Menschen. Doch das entspricht nicht der Wirklichkeit. Die Temperaturen in Wüsten hängen von der Breiten- und Höhenlage, der Entfernung von der Küste und dem Ausmaß der Trockenheit ab. In den Wüsten Asiens und Australiens werden im Sommer Lufttemperaturen von 50 °C erreicht. Al-Aziziyah in Nordlibyen liegt an der Spitze: Im September 1922 wurden dort 58 °C gemessen. Noch höher sind die Bodentemperaturen. Bisheriger Rekord waren 83,5 °C im Sand von Port Sudan am Roten Meer. In den gemäßigten Wüsten kann es im Winter extrem kalt werden. So fällt in der Gobi das Thermometer regelmäßig auf –20 °C. Charakteristisch für Wüsten sind extreme Temperaturschwankungen im Tagesverlauf. In der Sahara kann die Temperatur innerhalb weniger Stunden von 37 °C bis auf –1 °C fallen. In Tucson im US-Bundesstaat Arizona wurde sogar schon eine Abweichung von 56 °C gemessen. Eines haben alle Wüsten und Halbwüsten gemeinsam: Egal, ob heiße oder kalte Wüste, Regen fällt kaum – oft sind es weniger als 100 mm im Jahr. Wie können Wüstenpflanzen überleben? Einige Pflanzen der Wüsten und Halbwüsten können Wasser speichern, einige versuchen die Verdunstung durch verkleinerte Blattoberflächen oder die Umwandlung der Blätter zu Dornen zu minimieren. Wieder andere lassen ihre Samen oder Knollen so lange im trockenen Boden verharren, bis ein Regenguss ihre Lebensgeister weckt. In Wüsten können sich nur an besonders begünstigten Standorten vereinzelte Büsche und Dornsträucher behaupten. In den feuchteren Halbwüsten gedeihen hingegen mehrere speziell an die Trockenzeit angepasste Pflanzenarten. Warum reflektieren manche Pflanzen das Sonnenlicht? Dabei handelt es sich um eine Strategie, die Wasserabgabe zu verringern. Die Blätter der Salzmelde z. B. sind dicht mit feinen weißen Härchen besetzt. Sie verleihen dem Strauch einen silbrigen Glanz; gleichzeitig reflektieren sie die Sonnenstrahlen. Eine ähnliche Taktik verfolgen zahlreiche australische Eukalyptusbäume, die auf ihren Blättern eine helle Wachsschicht ablagern. Dagegen scheiden Tamarisken aus dem Boden aufgenommenes Salz auf den Blättern ab – ebenfalls ein guter Schutz gegen die gleißende Sonne. Wohin mit dem Wasser, wenn es mal regnet? Viele Wüstenpflanzen haben einzelne Organe zu Saftspeichern umgewandelt. Auf diese Weise steht ihnen ein großes Flüssigkeitsreservoir zur Verfügung, dessen Inhalt sie in langen Trockenzeiten für den Stoffwechsel verwenden können. Pflanzen, die Wasser speichern können, heißen Sukkulenten. Man unterscheidet Blattsukkulenten, bei denen die dicken, fleischigen Blätter oder Blattstiele als Wasserreservoir dienen, Stammsukkulenten, bei denen sich das Wasser speichernde Gewebe in den Stämmen, Sprossen oder Stängeln befindet, sowie Wurzelsukkulenten, die das Wasser in unterirdischen Organen speichern. Zu den bekanntesten Sukkulenten zählen die in Amerika beheimateten Kakteen und die Yuccas. Ebenso gehören die in Afrika lebenden Aloen und Eiskraut- oder Mittagsblumengewächse sowie die Wolfsmilchgewächse zu den Sukkulenten. Insgesamt kennt man ungefähr 50 Pflanzenfamilien mit sukkulenten Arten. Warum haben viele Wüstenpflanzen kleine Blätter? Sie sparen dadurch kostbares Wasser. Mit der oft drastisch verminderten Blattoberfläche verringern die Pflanzen die Zahl ihrer Spaltöffnungen. Über diese findet hauptsächlich der Gasaustausch mit der Luft statt, und dabei geht immer auch Wasser verloren. Wegen der kleinen Blattoberfläche müssen allerdings die Stängel, auf deren Oberfläche nur wenige Spaltöffnungen vorhanden sind, einen Teil der Photosynthese übernehmen. Sie sind deshalb mit Chlorophyll angereichert und erscheinen von außen grün. Übrigens: Einige Wüstenpflanzen haben überhaupt keine Blätter mehr, sondern überlassen den Stämmen, Trieben oder Sprossen die gesamte Photosynthese. Das gilt z. B. für die große Mehrzahl der Kakteen. Wer hält extreme Hitze aus? Besonders hohe Temperaturen, kurzfristig bis über 70 °C, ertragen nur Organismen in entwässertem Zustand. Viele Moose, Flechten und manche Farne, aber auch einige Blütenpflanzen können dann teilweise über Jahre im Zustand »latenten Lebens« überdauern und sichern sich auf diese Art und Weise ihr Überleben. Auch im Tierreich gibt es solche Überlebenskünstler, etwa bei den Bärtierchen und Rädertierchen. Ihre Eiweiße sind in Abwesenheit von Wasser quasi erstarrt. Im feuchten Zustand sind sie dagegen hitzeempfindlich. Schnecken, Gliederfüßer – zu denen Insekten, Spinnen und Krebstiere gehören – sowie Echsen und Schlangen sind ebenfalls auf hervorragende Weise an die heißen Temperaturen angepasst. Wie trotzen die Tiere den lebensfeindlichen Bedingungen? Manche Tiere müssen sich in den kühleren Boden zurückziehen, um nicht in Hitze und Trockenheit zu verenden. Viele Reptilien haben ihre oberirdischen Aktivitäten in die kühleren Tageszeiten verlegt und manche Säugetiere gehen nur nachts auf die Jagd. Andere Tiere wiederum konzentrieren ihren Urin möglichst stark, um nur wenig Flüssigkeit abgeben zu müssen. Einige Tiere ziehen von Wasserloch zu Wasserloch oder folgen den Regenzeiten. Manche Fleischfresser dagegen haben sich von solchen Wanderungen unabhängig gemacht, indem sie Feuchtigkeit ausschließlich aus ihrer Beute beziehen. Ameisen und Nagetiere ernähren sich überwiegend von Pflanzensamen. Von ihnen leben wiederum Eidechsen, Schlangen und Schakale. Auf diese Weise wird das kostbare, von den Wüstenpflanzen gesammelte und gespeicherte Wasser von Organismus zu Organismus weitergegeben. Wie halten Wüstentiere Wasserverluste gering? Zu diesem Zweck haben viele Wüstentiere ein helles Gefieder oder Fell, um die Sonnenstrahlen möglichst gut zu reflektieren. Außerdem besitzen zahlreiche Wüstentiere keine Schweißdrüsen, damit die wertvolle Flüssigkeit nicht durch Schwitzen verloren geht. Manche Tiere wie der Fennek, ein in Afrika heimischer Wüstenfuchs, und der nordamerikanische Antilopenhase besitzen sehr große, gut durchblutete Ohren, über die überschüssige Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Viele Tiere nehmen die benötigte Flüssigkeit ausnahmslos mit ihrer Nahrung auf. Das gilt z. B. für die Kängururatte, die sich hauptsächlich von trockenen Samen ernährt, denen sie aber dennoch au