Begründung und Erforschung der Stammesgeschichte

Die Evolutionstheorie wird heute durch viele Einsichten, Erkenntnisse und Methoden aus vielen biologischen Fachbereichen bestätigt. Diese Fachbereiche sind

1. Paläontologie
2. Systematik
3. Anatomie und Morphologie
4. Physiologie
5. Embryologie
6. Ontologie
7. Ethologie
8. Parasitologie
9. Genbiologie
10. Biochemie
11. Molekulargenetik
12. Ökologie

Im 19 Jhd. wurde mit der Erforschung der verschiedenen Kontinente eine Unzahl neuer Tier- und Pflanzenarten entdeckt. Diese wurden intensiv untersucht und ihr Körperbau mit den bereits bekannten Organismen verglichen. So sollten und konnten Ähnlichkeiten und damit Verwandtschaften erkannt werden, um die Organismen besser in das System von Linné begründete System Naturé einzuordnen. Schon aus diesen Untersuchungen ergaben sich Hinweise auf strukturelle Ähnlichkeiten näher und nur entfernter Verwandtschaften und auf die Entwicklung von Organsystemen. Gleichzeitig wurde im 19 Jhd., bedingt durch die erweiterten technischen Möglichkeiten, in Zusammenhang mit Erdbohrungen, Straßenbau und anderen geologischen Tätigkeiten immer mehr Fossilien entdeckt. Nachdem man diese zunächst als Launen der Natur, d.h. Zufällige Bildung durch geologische Prozesse abgetan hatte, erkannte man in ihnen die versteinerten Reste ehemaliger Lebewesen und deren Ähnlichkeit mit heute noch lebenden. Man ordnete auch sie in das System Naturé ein und erkannte, dass sie zum Teil heutigen Organismen sehr ähnlich sind, zum Teil aber auch vielfach Vorformen heutiger Tiere und Organsysteme waren. Schließlich brachte auch die in den europäischen Ländern einen enormen Aufschwung verzeichnende Züchtung von Haustieren neue Erkenntnisse bezüglich des spontanen Auftretens neuer Formen und Varietäten bei Organismen.

Neben der Beschreibung der lebenden Organismen wurde also mit Zunahme der Funde die Beschreibung der Fossilien immer wichtiger. Neben der Untersuchung der Formen der Fossilien war es nun wichtig diese Fossilien auch altersmäßig einzuordnen, um so erkennen zu können, ob und wenn ja, wie die Entwicklung der Organismen vor sich ging.

1. Diese altersmäßige Einordnung war am Anfang sehr schwierig und erfolgte nur durch relative Alterbestimmungsmethoden.

   1. Einordnung auf Grund der geologischen Fundschicht, in welcher der Organismus gefunden wurde und Bestimmung dieser geologischen Schichten
   2. Einordnung auf Grund des Vergleiches mit anderen bereits gefundenen Fossilien
   3. Einordnung auf Grund des Vergleichs mit heute noch lebenden Arten und Abschätzen des Zeitrahmens, der für die Entwicklung heute lebender ähnlicher Lebewesen aus diesen Fossilien notwendig war
   4. Vergleich mit Leitfossilien

2. Absolute Altersbestimmungsmethoden

Heute werden weitaus modernere Altersbestimmungsmethoden benutzt. Man nennt diese absolute Altersbestimmungsmethoden, weil sie das Alter ohne Vergleich (relativ) zu etwas bestimmen, sondern direkt und mit großer Sicherheit.

Die wichtigsten sind:

1. Methoden, die auf dem radioaktiven Zerfall radioaktiver Isotope und deren Halbwertszeit beruhen:
   1. Uran- Blei- Methode (Halbwertszeit: 3,2 Mrd. Jahre)
   2. Kalium- Argon- Methode (Halbwertszeit: 1,7 Mrd. Jahre)
Radioaktive Stoffe zerfallen nach dem Gesetz, dass nach einer bestimmten Zeitspanne T(Halbwertszeit) nur noch die Hälfte von der Anfangsmenge vorhanden ist, nach 2T nur noch ¼ vorhanden ist, usw....

Mathematisch ausgedrückt lautet die Gesetzmäßigkeit:

N(t) = N0 * 2-t/T

N(t)= Anzahl der Atome zum Zeitpunkt/ Halbwertszeit

In einem Gestein werden 3g Uran 238 gefunden und 2g davon abstammendes Blei (206). Die Halbwertszeit für Uran 238 beträgt 3,2 Mrd. Jahre. Wie alt ist dieses Gestein

1 mol = 238g U

2: 206 = x : 238

476: 206 = x

2,31g = x U ursprünglich 5,31g

Formel: t = (ln 3/5,31) * 3,2 * 109 Jahre = 2,6 Mrd. Jahre

ln 2

3. C14- Methode (Radio- Carbon- Methode) (Halbwertszeit: 5370 Jahre - 70000 Jahre)
4. O16 : O18 : Methode zur Bestimmung des Alters von im Eis gefundenen Gasen der Atmosphäre
   • geht zurück bis ca. 1 Mio. Jahre und beruht auf der Erkenntnis, dass das Verhältnis der Sauerstoffisotope in der Luft ja nach jahreszeitlicher Mitteltemperatur ganz bestimmte Werte annimmt.

Zusammensetzung der Luft

N	78%
O2	21%
Edelgase	1%
CO2	0,03%
In diesen Gasen gelöster Wasserdampf	1-5%

3. Weitere Altersbestimmungsmethoden, welche nicht auf radioaktiven Isotopenbestimmung beruhen sind:

   1. Dentrochronologie (Baumringzählmethode) ist abhängig von bestimmten Baumarten, in Europa mit Hilfe von Eichen und Buchen bis auf 4000 v. Chr. Zurück zu datieren, in Amerika mit Hilfe der Sequoias bis auf 6000 v. Chr.

   Geschlechtsverhältnisse bei Pflanzen

   Die modernen Samenpflanzen sind überwiegend Zwitter, d.h. in ihren Blüten stehen männliche (Staubgefäße, -blätter) und weibliche (Stempel bzw. Fruchtblätter) Blütenorgane gemeinsam. Selbstbefruchtung wird in der Regel dadurch verhindert, dass die Keimzellen in einer Blüte zu unterschiedlichen Zeiten reifen. Schon bei manchen Blumen (Korbblütlern) tritt die Erscheinung auf, dass bei manchen Blüten keine Staubgefäße gebildet werden, also rein weibliche Blüten gebildet werden. Bei Gymnospermen (Nacktsamer), wozu unsere Nadelbäume zählen, treten überwiegend Pflanzen auf, welche männliche und weibliche Blüten besitzen, d.h. Blüten bestehen aus allen Bestandteilen, wobei dem männlichen die Fruchtblätter bzw. bei weiblichen die Staubblätter fehlen. Aufbau einer zwittrigen Blüte: Kelchblätter, Kelchboden, Kelchblätter, Staubblätter, Fruchtblätter (Stempel). Man nennt solche Pflanzen getrenntgeschlechtlich- einhäusig. Daneben gibt es aber auch Pflanzen, bei denen stehen die unterschiedlichen Blüten auf zwei getrennten Pflanzenindividuen, diese nennt man getrenntgeschlechtlich- zweihäusig (Gingko- Baum). Dieser stammt aus Japan und ist eine in der Evolution schon früh auftretende Pflanze (Tertiär).

   2. Pollenanalyse
      Sie beruht darauf, dass in Mooren die Pollen der Pflanzen die jährlich produziert wurden, nach Art und Menge genauestens festgehalten wurden. Diese Methode geht zurück bis zur letzten Eiszeit ca. 10000-12000 Jahre.
   3. Thermoluminiszens
      Dieses Verfahren kann nur bei Keramiken angewendet werden, geht also zurück bis auf ca. 4000 v. Chr. und beruht darauf, dass bestimmte Isotope des Tons durch das Brennen „eingefroren“ wurden und bei Anregung durch Wärme in genau bekannten Gesetzen zur Abgabe von Strahlung stimuliert werden.