Kambrische Explosion

Die Geschichte

Darwins Problem

Als Charles Darwin 1859 „Die Entstehung der Arten“ veröffentlichte, gab es eine Sache, die ihn beunruhigte. In den ältesten damals bekannten Gesteinen, denen des Kambriums, erschienen die Fossilien schon zahlreich und von vielen Arten: Muscheln, Krebstiere, Würmer. Vor diesen Gesteinen schien es nichts zu geben. Wenn die Tiere über lange Zeiträume voneinander abstammten, wo waren dann ihre Vorfahren? Darwin räumte ein, dass das eine ernste Schwierigkeit für seine Theorie war, und schrieb, dass man in Zukunft eine Erklärung finden müsse. Er hatte recht: Die Antwort kam zum Teil mit den späteren Entdeckungen.

Das Kambrium und seine „Explosion“

Das Kambrium beginnt vor etwa 539 Millionen Jahren und dauert bis vor etwa 485 Millionen Jahren. In den ersten etwa zwanzig Millionen Jahren sehen die Paläontologen in den Fossilien eine sehr schnelle Veränderung: Tiere mit Schalen, Skeletten und komplexen Körpern erscheinen, und viele der großen Tiergruppen, die es heute gibt. Man spricht von der „Kambrischen Explosion“. Aber Achtung: Zwanzig Millionen Jahre sind nach unserem Maß eine sehr lange Zeit. Es war kein Tag und keine wirkliche Explosion. Es war eine Phase sehr schneller Aufspaltung, verglichen mit den Milliarden Jahren, die ihr vorausgegangen waren.

Ein Teil des Effekts liegt auch daran, dass sich Schalen und Knochen besser erhalten als weiche Körper. Vor dem Kambrium gab es schon Tiere, wie die Fossilien von Ediacara und die Wurmspuren zeigen, aber ohne harte Teile hinterließen sie nicht viel. Als die Tiere lernten, Schalen aus Kalzium und anderen Mineralen zu bauen, wurden die Fossilien viel zahlreicher. Die Forschenden diskutieren, wie viel von der „Explosion“ echt ist und wie viel auf diesen Effekt zurückgeht.

Ein Meer voller Monster

Die Meere des Kambriums waren von Geschöpfen bevölkert, die der Fantasie entsprungen scheinen. Die Trilobiten, ferne Verwandte von Krebsen und Insekten, hatten einen in drei Teile gegliederten Körper und eine segmentierte Schale; es wurden Tausende Arten beschrieben, und sie lebten etwa 270 Millionen Jahre lang. Dann gab es Tiere wie Anomalocaris, einen Räuber, meist 30 bis 40 Zentimeter lang (einige Arten vielleicht einen halben Meter), mit zwei großen Greifarmen und einem kreisförmigen Mund. Opabinia hatte fünf Augen und einen Rüssel mit einer Zange; Hallucigenia, ein wurmartiger Körper mit Stacheln, wurde mehr als zehn Jahre lang auf dem Kopf stehend rekonstruiert, bevor man begriff, wie sie wirklich aussah.

Viele dieser Tiere kennen wir dank außergewöhnlicher Fundstellen, in denen sogar die weichen Teile erhalten sind. Die berühmteste ist der Burgess-Schiefer in den kanadischen Rocky Mountains. Er wurde 1909 vom amerikanischen Paläontologen Charles Walcott entdeckt, der Tausende Fossilien sammelte. Eine andere ist Chengjiang in China, etwa 518 Millionen Jahre alt, 1984 vom Paläontologen Hou Xianguang gefunden; sie hat sogar die ersten wirbeltierähnlichen Fische geliefert, wie Haikouichthys.

Augen, Zähne und Rüstungen

Etwas änderte sich in der Art, wie die Tiere lebten. Die ersten aktiven Räuber erschienen, und folglich brauchten die Beutetiere Verteidigungen: Schalen, Stacheln, Panzer, die Fähigkeit zu graben und sich zu verstecken. Komplexe Augen erschienen: Die Trilobiten hatten Facettenaugen mit Linsen aus Kalzit, einem durchsichtigen Mineral. Sehen erlaubt, besser zu jagen und Räubern zu entkommen, und mit jeder Verbesserung des Angreifers muss sich auch der Verteidiger verbessern. Die Forschenden sprechen von einem „Wettrüsten“.

Warum geschah es?

Niemand weiß es sicher. Es gibt viele Hypothesen, und wahrscheinlich war es eine Kombination. Vielleicht machte die Zunahme des Sauerstoffs in den Meeren größere und aktivere Tiere möglich. Vielleicht änderte sich die Chemie der Ozeane, mit mehr Kalzium zum Bau von Schalen. Vielleicht war das Auftreten neuer Räuber wichtig. Vielleicht hatten sich einige Gene, die die Entwicklung des Körpers steuern, die Hox-Gene, schon entwickelt und erlaubten es, Körper auf viele verschiedene Arten zu bauen. Auch das Klima, die wandernden Kontinente und der Meeresspiegel können eine Rolle gespielt haben. Die wissenschaftliche Debatte ist sehr lebendig.

Eines ist sicher: Nach dem Kambrium war die Tierwelt nicht mehr dieselbe. Fast alle Hauptgruppen von Tieren, die wir kennen, von den Weichtieren über die Wirbeltiere bis zu den Krebstieren und Würmern, findet man in diesen Meeren.