Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Wissen Das Zeitalter der Insekten

Das Zeitalter der Insekten

erstellt von Lutz_Peschke zuletzt verändert: 23.06.2009 11:44

Das Karbon vor rund 300 Millionen Jahren war keine Zeit für Lebewesen mit Angst vor Insekten oder Spinnentieren. Niemals zuvor und niemals nachher erreichten diese Wirbellosen ein solches Riesenmaß. Viele Forscher führen die gigantischen Insekten auf den besonders hohen Sauerstoffgehalt zurück, den die Atmosphäre im Karbon aufwies. Statt heutiger 19 Prozent waren es 30 und mehr. Belege für die Hypothese fehlten freilich bislang. Ein Team von US-Biologen hat jetzt bei unseren heutigen Insekten nachgesehen, warum sie nicht die Größe ihrer Ahnen erreichen. Und es scheint tatsächlich mit der Atemluft zusammenzuhängen.

Heutzutage gehören Insekten eher zu den kleineren Lebewesen auf dieser Erde. 17 Zentimeter wird zum Beispiel der absolute Riese unter den Käfern, der Riesenbockkäfer aus den tropischen Regenwäldern Südamerikas. Das war vor rund 300 Millionen Jahren anders. Damals waren die Gliederfüßer die Herren des Festlands. Libellen von der Größe eines Turmfalken, Spinnen mit Körpern so groß wie Katzen, oder zweieinhalb Meter lange Tausendfüßer, mit ihnen konnte niemand in den Urwäldern mithalten. Größen wie damals haben sie niemals wieder erreicht – und viel spricht dafür, dass das auf den Sauerstoffgehalt der Luft zurückzuführen ist. Insekten und die meisten Spinnentiere atmen mit Tracheen. Das ist ein im Vergleich zu den Kiemen oder Lungen der Wirbeltiere einfach gebautes Netz von Röhren, das sich durch den ganzen Körper erstreckt. Durch die Röhren gelangt die sauerstoffhaltige Luft überall hin und der Sauerstoff diffundiert direkt durch die Röhrenwände in die Körperflüssigkeit der Tiere.

Der Riesengliederfüßer Arthropleura






Der Riesengliederfüßer Arthropleura war dank hohem Sauerstoffgehalt der Welt bis zu 2,5 Meter lang. Foto: PNAS/Alexander Kaiser

Eine Forschergruppe an der Midwestern University in Arizona hat sich dieses Röhrensystem genauer angesehen und dabei eine wichtige Entdeckung gemacht. „Bei großen Arten nehmen die Tracheen viel mehr Raum im Körper ein als bei kleinen“, erklärt Teamchef Alexander Kaiser. Beim winzigen drei bis vier Millimeter langen Rotbraunen Reismehlkäfer liegt der Tracheen-Anteil bei einem halben Prozent, bei einem mehr als drei Zentimeter langen Schwarzkäfer sind es fast fünf Prozent. Je größer die Tiere werden, desto größer wird der Anteil ihres Körpervolumens, der für den Atmungsapparat reserviert werden muss. „Das Volumen der Tracheen steigt um ein Drittel stärker an als das Körpervolumen“, gibt Kaiser als Faustregel an. Besonders kritisch ist das bei den Beinen, denn die haben den geringsten Durchmesser und bieten daher am wenigsten Raum für die Tracheen.

„Im Endeffekt dürfte dieser Mechanismus die Größe der derzeitigen Käfer beschränken“, so Kaiser. Bei den Riesenkäfern von ehedem wären unter heutigen Umständen die Tracheen absurderweise größer als das ganze Tier. Wenn allerdings der Sauerstoffanteil der Luft höher wäre als heute, dann könnte auch ein ineffizientes Atmungssystem größere Körper versorgen. Und genau das war im späten Karbon der Fall, das haben geochemische Untersuchungen inzwischen ergeben. Kaisers Untersuchungen an noch lebenden Käfern ist jetzt einer der ersten experimentellen Belege für die Hypothese, dass dieser hohe Sauerstoffgehalt in der damaligen Atmosphäre die Rieseninsekten ermöglichte.

Die Zeit von Devon und Karbon 350 bis 290 Millionen Jahren vor unserer Zeit war in mehrfacher Hinsicht bemerkenswert. Erstmals reckten Bäume ihre starken Stämme in den Himmel und senkten ihre Wurzeln tief ins Erdreich. Ihre Vorgänger waren Farne und Schachtelhalme gewesen, die zwar auch beachtliche Größen erreicht hatten, aber nicht die Widerstandsfähigkeit der Bäume besaßen. Denn ihnen fehlte ein wichtiger Bestandteil, das Lignin. Erst dieser Baustoff macht Wand der Pflanzenzellen so starr, lässt das Gewebe verholzen und die Stämme so stark werden.

Die Erfindung des Lignins hatte gravierende Folgen für die damalige Atmosphäre: die Bäume verrotteten nicht, denn die damaligen Pilze und Mikroben konnten mit dem neuen Stoff nichts anfangen und ließen ihn links liegen. Ungeheure Mengen von Biomasse versanken ungenutzt in den Sümpfen, die damals entstanden, und wurden im Laufe der Zeit dem Kreislauf des Lebens entzogen. Sie wurden von Schlamm oder Sand zugedeckt und verschwanden unter der Erde. Noch heute profitieren wir davon, denn unsere Kohlevorkommen entstammen zum größten Teil diesem Erdzeitalter.

Im Karbon stieg dagegen der Sauerstoffanteil steil auf ein Allzeithoch von 30 Prozent und mehr an. Denn bei ihrer Photosynthese filtern Pflanzen große Mengen Kohlendioxid aus der Luft und geben gleichzeitig Sauerstoff ab. Dieser Mechanismus läuft auch heute noch ab, aber er wird durch den gegenläufigen Mechanismus der Verrottung ausbalanciert. Abgestorbene Pflanzen werden weitgehend von Pilzen und Bakterien zersetzt und der größte Teil des in ihrem Holz gebundenen Kohlenstoffs wird in Form von Kohlendioxid wieder freigesetzt. Im Karbon funktionierte das noch nicht, so entstand die sauerstoffreichste Atmosphäre der Erdgeschichte und mit ihr die größten Insekten, die die Welt je gesehen hat.

Verweise
Bild(er)