Ursachen der kambrischen Explosion?

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4 Antworten

Da gibt es eine Menge Ansätze. Einige besagen, dass sich zu Beginn des Kambriums die Lebensbedingungen für vielzellige Tiere drastisch verbessert haben. Einerseits ging während Ende des Präkambriums eine Folge von Eiszeiten zu Ende, andererseits lässt sich in diesem Zeitraum auch ein Anstieg des Sauerstoffgehaltes in der Atmosphäre und der Sauerstoffsättigung im Meer nachweisen.

Besonders spannend finde ich die These, dass die regulativen Hox-Gene im Vorfeld der kambrischen Explosion entstanden sind und durch Abweichungen in der Individualentwicklung die Entstehung von zahlreichen unterschiedlichen Körperbauplänen ermöglichten, die für verschiedene Tierstämme typisch sind und im Kambrium erstmals auftreten.

Bis zu einem gewissen Grad lässt sich die kambrische Explosion auch so verstehen, dass nicht die Vielfalt der Arten und Tierstämme zugenommen hat, sondern nur die Anzahl der überlieferten Fossilien. Aus China sind zahlreiche Mikrofossilien aus dem Zeitraum von 630-550 Millionen Jahren überliefert, die darauf hindeuten, dass sich ein Großteil der frühen tierischen Evolution im mikroskopischen Bereich abgespielt hat und daher sehr schwer zu verfolgen war, bevor im Kambrium vermehrt makroskopische Lebewesen auftraten.

Ein weiteres Erklärungsmodell lautet, dass zu Beginn des Kambriums erstmals Jäger auftraten, was einen enormen Selektionsdruck auf die übrige Fauna für Skelette, Schalen und Panzer bewirkte. Dafür spricht, dass es in der präkambrischen Ediacara-Fauna (580-540 Millionen Jahre alt) keine Hinweise auf räuberische Aktivität gibt, weder Bissverletzungen noch Jagd- und Verteidigungsvorrichtungen. Die vermehrte Anzahl von hartschaligen Organismen im Kambrium bedeuteten auch mehr Fossilien, was die schlagartige Zunahme der überlieferten Tierstämme erklären könnte.

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In der Biologie im Allogemeinen und in der Evolutionsbiologie im Besonderen hat sich mittlerweile die Theorie Dissipativer Strukturen, für die Ilya Prigogine 1977 den Nobelpreis erhielt, durchgesetzt. Demnach stellt die Evolution eine dissipative Struktur dar. Im Prinzipo beschreibt die TDS die Pysik des Lebens.

Ein ganz kurzer Abriss über das Verhalten dissipativer Strukturen:

Die Theorie Dissipativer Strukturen (TDS) sagt über dissipative Strukturen aus, dass die Entropieproduktion das entscheidende Kriterium ist, das über das Verhalten der dissipativen Struktur Auskunft gibt.

Gehen wir von einem System nahe des Fließgleichgewichtes aus. Dieses System gehorcht dem Prinzip der minimalen Entropieproduktion. Das System strebt dem Zustand zu, das dem Optimum der Ressourcenausnutzung entspricht. Wird dieses System durch mäßige Energiezufuhr aus dem Fließgleichgewicht gebracht, zeigt es erhebliche Stabilitäten, indem zwar ein neues Fließgleichgewicht angestrebt wird,, jedoch noch keine neuen Ordnunsgstrukturen geschaffen werden. Fällt die Störung weg, tritt das Phänomen der Resilienz auf, wodurch das System wieder zum alten Fließgleichgewicht zurückkehrt. Diesen Zustand hatten wir vor der kambrischen Explosion. Die Erde war ein Schneeball und das Ökosystem hatte sich darauf eingestellt.

Erst wenn der zusätzliche Energieeintrag ein kritisches Maß überschreitet, kippt das System ins Prinzip der maximalen Entropieproduktion. Dann spielt der Wirkungsgrad keine Rolle mehr sondern dann geht es darum, die Entropieproduktion bzw. die Dissipation von Exergie zu maximieren. In solch einer Phase entstehen neue Ordnungsstrukturen, es treten Emergenzen auf.
Dieser Zustand trat auf, als die Erde sich erwärmte, die Eisdecke schmolz und nun das bisherige Ökosystem einen so hohen Energieeintrag erfuhr, dass es völlig ins Chaos gekippt wurde. Aus diesem Chaos konnten dann die neuen Ordnungsstrukturen in Form des evolutionären Fortschrittes entstehen. Die Geschwindigkeit der Entwicklung hängt dabei von der Differenz des Energieeintrages zwischen dem vorherigen stabilen System und dem neuen Energieeintrag statt. Da diese Differenz bezogen auf die Erdgeschichte zwischen dem Schneeball und der erwärmten Erde so groß war, wie nie zuvor oder danach, gab es in dieser Zeit auch die schnellsten evolutionären Fortschritte.

Sobald die Emergenzen aufgetreten sind, kehrt das System zum Prinzip der minimalen Entropieproduktion zurück, indem es innerhalb der neuen Ordnungsstruktur zu einem neuen Fließgleichgewicht strebt. Das neu entstandene Ökosystem mit all den neuen Arten versucht, sich zu stabilisieren. Das wäre das Kambrium nach der evolutionären Explosion.

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Kommentar von realsausi2
27.08.2016, 16:40

Sehr schön. Nur fürchte ich, dass Du den Fragesteller etwas überforderst ;))

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Kommentar von Rowal
27.08.2016, 18:34

Was du nicht alles weisst. Weißt du auch warum alle Stämme bereits im Kambrium erschienen sind mit Ausnahme der Moostierchen, wobei man diese doch am ehesten bereits im Kambrium erwartet hätte? Es gab sogar einen Stamm, Archaecyathida, der später wieder ausgestorben ist.

Im übrigen muss deine "Theorie" - es ist wohl mehr eine Meinung - falsch sein, mag sie auch noch so gelehrt daherkommen. Denn die biologische "Entropieproduktion" trat bereits vor der kambrischen Radiation auf, nämlich vor 543 Millionen Jahren, wennn man das Verhältnis von Kohlenstoff-13 zu Kohlenstoff-12 Isotopen als Maßstab nimmt. Das dient sogar dazu, den Beginn des Kambriums zu datieren. Die kambrische Radiation fand aber in der Zeitspanne von 525 - 515 Millionen Jahre statt. Wenn deine "Theorie" stimmen würde, hätte die Radiation ca. vor 550 - 540 Millionen Jahre stattfinden müssen.

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Kommentar von mineralixx
30.08.2016, 18:07

Direkt vor der "Kambrischen Explosion" war die Erde kein "Schneeball"! Das beweisen viele meeresbewohnende Tiergruppen in Präkambrium, Vorfahren der späteren. Ein Problem ist z.B., dass es nur an wenigen Orten der Erde heute noch marine Sedimentgesteine dieser Epoche gibt, diese liegen meist auch noch in erst spät erforschten Regionen.

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Es gibt viele Sedimente und Gesteine aus dieser Zeit. Die Ausbildung von Skeletten erzeugte Fossilien. Also war die kambrische Explosion auch eine Explosion der Indizien.

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vereinfacht gesagt: Mutation. Nach über 3 Milliarden Jahren Einzellern kann sowas ja mal vorkommen, dass eine unter vielen solcher Mutationen länger besteht und sich ausbreitet/vervielfältigt

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