Meeresakrobaten, 2. Mai 2011

Haben die Vorfahren der Wale eher Hunden oder Kühen geähnelt? Oder gibt es gar anatomische Parallelen zu Amphibien und Dinosauriern? Der Walforscher Günther Behrmann nimmt die Meeresakrobaten mit auf eine Zeitreise in die Vergangenheit.

Drei verschiedene Entwicklungen

In ihrer Form und Lebensweise weichen die Wale von den typisch vierfüßigen Säugern ab. Wale haben einen spindelförmigen Körper mit einer wärme-isolierenden Hautschicht. Alle Wale haben weder Ohrmuscheln noch Beine. Zur Fortbewegung wird die waagerecht liegende Fluke eingesetzt, und mit den flossenartigen Armen wird gesteuert. Im Laufe ihrer Phylogenese (stammesgeschichtlichen Entwicklung) entstanden drei Unterordnungen: die Bartenwale (Mysticeti), die Pottwale (Physetericeti) und die Zahnwale (Odontoceti).

Die Bartenwale können bis zu 30 Meter lang werden und ernähren sich von kleinen Meerestieren, die sie mithilfe der Barten (das ist eine Art Hornreuse, die aus dem Oberkiefer ragt) aus dem Meer herausfiltern. Die bezahnten Wale, dessen größter Vertreter der bis zu 22 Meter lang werdende Pottwal ist, ernähren sich von größeren Meerestieren wie Fischen und Weichtieren bis hin zu Meeressäugern. Säugetiere (und auch Vögel) werden allerdings nur von den im offenen Meer lebenden Schwertwalen attackiert und gefressen.

Weil von den heute bekannten 82 Walarten einige nur geografische Rassen sein könnten, auch immer wieder neue Walarten entdeckt und beschrieben werden, geht Behrmann davon aus, dass sich die Zahl der Arten im Lauf der Zeit noch ändern wird.

Reine Wassertiere

Alle Wale können ohne Gefährdung ihres Lebens das Wasser nicht mehr verlassen, sie sind also reine Wassertiere. Einige Wissenschaftler (wie Flower, 1884, Slijper, 1973 oder Thenius, 1979) vermuten, dass die Vorfahren der Urwale unter den Säugern zu finden sind. Die Säuger entwickelten sich in der oberen Kreidezeit (vor etwa 100 bis 65,5 Millionen Jahren) und wurden im Tertiär, das sich an die Kreidezeit anschloss, zur dominierenden Tiergruppe. Andere Forscher (wie Remane, 1976, Albrecht,1886 und Hertwig, 1886) halten die Vorfahren der Urwale für älter und meinen, dass sie sich schon im Mesozoikum (also bereits vor 250 Millionen Jahren), bevor sie zu Säugetieren wurden, dem Leben im Meer angepasst haben. Als Vorfahren der Säugetiere werden die warmblütigen Reptilien genannt, deren artenreiche Tiergruppen sich bis in die Karbonzeit (diese begann vor 350 Millionen Jahren) zurückverfolgen lassen. Warmblütig sollen auch die Fischsaurier (Ichtyosauria) gewesen sein.

Reptilienartige Merkmale

Offenbar hat schon der französische Zoologe Lamarck (1744-1829) betont, dass die Wale mehr reptilienartige Merkmale aufweisen als irgendeine andere Säugetierabteilung. Weil die Wale viele Merkmale besitzen, die für Säugetiere untypisch sind, wurden die Wale auch mit warmblütigen Sauriern verglichen und die Vorfahren der Urwale unter den erdgeschichtlich viel älteren, aquatisch lebenden Thalattosauriern gesucht.

Die warmblütigen Reptilien (Therapsiden) entstanden aus kaltblütigen Reptilien, zu denen einige Saurier und die heute noch lebenden Kriechtiere – Eidechsen, Schlangen, Schildkröten und Krokodile – gehören. Als Vorfahren der Reptilien werden die Lurche – Amphibien – angesehen. Die wiederum stammen von den Fischen ab. Alle aufgeführten Tiergruppen sind, laut Behrmann, also auch als Vorfahren der Wale anzusehen, und von allen diesen Vorfahren haben die Wale etwas geerbt und zum Teil bis heute behalten.

Gemeinsamkeiten von Zahnwalen und Reptilien/Amphibien/Fischen

Günther Behrmann hat anatomische Merkmale zusammengestellt, die sowohl bei „niedrigeren“ Tiergruppen – wie Reptilien, Amphibien und Fischen – als auch bei den hoch entwickelten Walen zu finden sind. Einige davon habe ich hier aufgelistet:

* Die Schädel der ausgewachsenen Wale mit ihrem flachen Schädeldach, dem verlängerten Rostrum (Schnauze) und den in den Schädel integrierten Unterkieferästen erinnern an die flachen Schädel der warmblütigen Saurier. Verstärkt wird der Eindruck durch die vielen kegelförmigen Zähne der Zahnwale, die wie bei Reptilien auch in Zahnrinnen stehen können.

* Am Hinterhauptsbein treten noch bei einigen Walarten Rudimente (teilweise oder gänzlich funktionslos gewordene Merkmale) auf, die reptilienartig sind. Alle Hinterhauptsbeine der Säugetiere haben zwei Gelenkköpfe. Sie liegen in den Gelenkpfannen des ersten Halswirbels (Atlas) und ermöglichen die Kopfbewegungen. Reptilien und Vögel sowie deren Vorfahren haben nur einen Gelenkkopf. An den Schädeln von jungen Walen ist dieser reptilienartige Gelenkkopf häufig noch sehr gut ausgebildet. Oft verwächst er nicht vollständig, sodass er auch bei älteren Tieren noch gut zu erkennen ist.

* Einen weiteren Hinweis auf die möglichen Vorfahren der Wale könnte der längsgefurchte Zahnschmelz geben. Besonders tief gefurcht und scharfkantig sind die kegelförmigen Zähne der Urwale (Archaeoceti). Diese besondere Form des Zahnschmelzes besitzen auch die ausgestorbenen Flossenechsen (Nothosaurier), Plesiosaurier (ausgestorbene Meeresechsen) und Krokodile, also im Wasser lebende Tiere. Die scharfkantigen Zähne könnten also auch eine Anpassung an die aquatische Nahrung sein.

Gelenkkopf eines Orcas (Günther Behrmann)

Handskelette (Günther Behrmann)

* Pottwale haben mehr Zahnkeime, als für die Zahnbildung gebraucht werden. Auch bei Reptilien sind mehrere Zahngenerationen untereinander eingelagert. Man denke nur an die nachwachsenden Zähne der Krokodile.

* Wale haben – ebenso wie Reptilien – ungelappte Lungen. Die Lungen der Säuger haben zwei Flügel, die aus mehreren Segmenten, Lappen, bestehen.

* Die „Hände“ und „Arme“ der Wale haben ebenfalls zu Vergleichen mit den Sauriern angeregt. Die Zahl der Handwurzelknochen, der Mittelhandknochen und der Fingerknochen ist nicht einmal innerartlich konstant und variiert von Hand zu Hand. Auch die Zahl der Finger ist nicht konstant und individuell unterschiedlich. Vergleichbares findet man bei Sauriern.

* Die Hoden der Wale liegen wie die der Reptilien hinter den Nieren oberhalb der Blase. Eingebettet sind sie in einem dicken, von vielen Blutgefäßen durchzogenen Hodensack. Das aus der Fluke (Schwanzflosse) nach vorne strömende Venenblut ist stark abgekühlt und überträgt nun die Kälte auf die Hoden.

* Säugetierartige Zungenspeicheldrüsen besitzen die Wale nicht. Dafür liegen im hinteren Zungengrund Speicheldrüsen, die nach ihrer Lage und ihrem Aufbau mit den Speicheldrüsen der Krokodile vergleichbar sind. Auf der Zunge der Wale sind Elektrorezeptoren nachweisbar. Einige davon sind mit den Seitenlinienorganen der Fische vergleichbar. Mit solchen Rezeptoren können die Wale elektrische oder magnetische Wellen wahrnehmen. (Elektrorezeptoren wurden 2011 auch in den sogenannten Vibrissengruben an der Schnauze der Delfine nachgewiesen. Siehe dazu auch Tim Hüttners Studie im Nürnberger Tiergarten.)

Orca-Zunge (Foto: Rüdiger Hengl)

Orca-Schädel (Foto: Wolfgang Lechner)

* Die Walhaut hat drei deutlich voneinander trennbare Hautschichten. Auch Amphibien haben eine dreischichtige Haut. Bei Säugetieren ist sie fünfschichtig. Bei den sogenannten sozialen Treffen der Pottwale reiben sich die Tiere aneinander, wobei große Hautflächen der äußeren Schicht (Epidermis) abgestreift werden; dies sieht wie eine Häutung aus. Genau wie bei den Amphibien wird die Haut der Wale mit einer dünnen Schleimschicht vor dem Austrocknen geschützt. Dieser natürliche Hautschutz, bestehend aus einem speziellen Fett, das sich mit dem Zellplasma der sich auflösenden Hautzellen verbindet, hat eine Krankheitserreger abtötende Wirkung und enthält viel dunklen Farbstoff (Melanin).

* Bei Mikroskop-Aufnahmen wurden in der Wal-Haut 0,03 bis 0,12 Milimeter große fisch- oder reptilienartige Schuppenformen erkennbar.

* Die Linse der Wale hat sich an ein Sehen unter Wasser angepasst. Sie ist wie bei den Fischen rundlich. über Wasser sind die Wale kurzsichtig. Wale sind lichtempfindlich und verwerten wie die Tiefseefische Restlicht. Zum Schutze der Hornhaut sondern Tränendrüsen eine ölige Substanz ab.

* Das Hirn der Waltiere ist hoch entwickelt. Nur die Anhangsorgane des Hirns weichen von diesem hohen Stand ab. So gleicht die Zirbeldrüse derjenigen von Eidechsen.

Haartier statt Säugetier

Die Entwicklung zum Säugetier hat sehr lange gedauert. In der Übergangsphase hat es bestimmt Reptilien gegeben, die die Merkmale der Säuger besaßen, sowie es letztlich auch viele Säuger mit reptilienartigem Erbgut gab, von denen heute noch einige leben. Zum Beispiel werden die Schnabeltiere und Schnabeligel zur Klasse der Säuger gestellt, obwohl sie Eier legen und ihre Jungen nicht säugen. Die Muttertiere legen sich vielmehr auf den Rücken und pressen die Milch aus Drüsen heraus, die dann von den Jungtieren aufgeleckt wird. Aus diesem Grund findet Thenius (1979) das Wort „Säugetier“ nicht passend und meint, dass für diese Tierklasse die Bezeichnung „Haartier“ treffender ist.

Auch die Wale „säugen“ ihre Jungen nicht im eigentlichen Sinn. Sobald das Jungtier die Zitze im Maul hat, spritzt die Mutter durch Anspannung von Muskeln die Milch heraus. Würde das Jungtier saugen, bestünde die Gefahr, dass auch Salzwasser mit eingezogen würde, und dies verträgt kein Säugling.

Bei Walen findet man ab und zu noch Haare. Schnurrhaare entdeckt man häufig bei Embryonen; sie brechen aber, weil sie viel Silizium (Kieselsäure) enthalten und sehr hart sind, nach der Geburt bald ab. Länger bleiben nur einzelne borstenartige Haare oberhalb der Nasenspitze erhalten, und so finden wir diese auch noch bei älteren Walen.

Die Haare werden gerne als Beweis herangezogen, dass die Wale früher einmal behaarte Landtiere waren. Borstenhaare sind jedoch – stammesgeschichtlich gesehen – viel älter als Haupt- und Körperhaare. Womöglich haben die Vorfahren der Wale nie ein säugetierartiges Haarkleid besessen.

Waren die Urwale Pflanzenfresser?

Der mehrkammerige Magen der Wale wird gerne als ein Beweis herangezogen, dass die Vorfahren der Urwale unter den Pflanzenfressern zu finden sind. Doch dies gilt nur noch bei oberflächlicher Betrachtung für die äußere Form. Slijper (1979) vergleicht den „Vormagen“ der Wale mit dem Muskelmagen der Vögel, in dem die Speise mithilfe kleiner Steine aufgeschlossen wird. In den „Vormägen“ der Wale werden ebenfalls häufig kleine Steine gefunden, die aber früher als Ballastmaterial, zur Erhöhung des spezifischen Gewichts angesehen wurden. Pernkopf und Lehner (1937) sahen in dem „Vormagen“ der Wale eine blindsackartige Abteilung der Speiseröhre. Histologische Untersuchungen bestätigten diese Vermutung und bewiesen, dass der „Vormagen“ in Wirklichkeit ein Abkömmling der Speiseröhre und damit ein Kropf ist.

Magen deutet auf Fleischfresser hin

Der Hauptmagen und der folgende Darmtrakt der Wale ist nur mit Mägen von Fleischfressern vergleichbar. Kleine Überbleibsel von Blinddärmen, ebenfalls nur vergleichbar mit denen der Fleischfresser, wurden bei den Bartenwalen und bei den Ganges Delfinen gefunden.

Wie sahen die Vorfahren der Wale aus und wo lebten sie?

Der große Vorfahre der Schweine (Mesonychid) wurde bisher häufig als Vorfahre der Wale angesehen. Dies wurde eindeutig widerlegt, denn die Mesonychiden waren Zeitgenossen der Urwale – die einen lebten auf dem Festland, die anderen schon im Wasser. Außerdem gehören Schweine zu den Paarhufern, und diese haben kein Schlüsselbein. Die Anlagen von Schlüsselbeinen wurden aber in Walembryonen nachgewiesen. Gut ausgebildete Schlüsselbeine wurden später von Behrmann bei Schwertwalen (Orcas) entdeckt.

Alle bisher in der Literatur angebotenen Ursäugergruppen, seien es Carnivoren (fleischfressende Tiere), Omnivoren (Allesfresser), Herbivoren (Pflanzenfresser) oder Insektivoren (Insektenfresser), besitzen immer nur einige mit den Walen vergleichbare Merkmale. Die zahlreichen Grundmerkmale, die auf viel ältere Tierordnungen hinweisen, beweisen, dass sich die Waltiere sehr viel früher von allen anderen Säugetieren getrennt haben. Die Vorfahren der Wale können also ganz anders ausgesehen haben, als viele Paläobiologen annehmen.

Alle Säuger stammen von Reptilien ab

Die Stammform aller Säugetiere sind – laut Behrmann – unbestritten die Reptilien. Deshalb sollte seiner Meinung nach auch nicht darauf verzichtet werden, die Vorfahren der Urwale unter den Reptilien zu suchen.

Die Evolution der Wale spielte sich überwiegend im Wasser ab

Behrmanns aufgelistete Vergleiche zwischen Walen und Reptilien bzw. Amphibien oder Fischen lassen Grundstrukturen erkennen, die darauf hinweisen, dass die Evolution der Wale sich überwiegend im Wasser abspielte. Der Aufenthalt auf dem Festland war für die Entwicklung eines richtigen Haarkleides viel zu kurz und für den vollkommenen Abbau der reptilien- und amphibienartigen Merkmale nicht lang genug. Die Vorfahren der Wale lebten also zunächst an den Ufern von fischreichen und klaren Gewässern. Im Trias (vor etwa 251 bis 199,6 Millionen Jahren) wurden sie von den die Meere beherrschenden Plesio- und Ichtyosauriern aus diesen offenen Meeren verdrängt. Als Lebensraum blieben den Urwalen nur trübe Gewässer und die Küsten. Dadurch wurden sie gezwungen, sich mit dem Tastsinn zu orientieren. Je länger die Schnauze, je mehr Nervenendigungen das rostrale Sinnesorgan besaß, desto feiner wurde das Ortungssystem im Nahbereich. Besonders lange Oberkiefer besaßen die Delfine im Miozän (vor etwa 23 Millionen Jahren).

Alle bisherigen Funde von Urwalen zeigen, dass während des erzwungenen Aufenthaltes auf dem Festland deren Vorfahren nie zu hochbeinigen Landtieren wurden, sondern immer eine Form behielten, die der an das Wasser angepassten Lebensweise entsprach.

Als durch die Kontinentalverschiebung und die Gebirgsauffaltung die Meere trübe wurden, waren die Urwale den sich optisch orientierenden Meeressauriern überlegen. Diese starben dann am Ende der Kreidezeit aus und hinterließen ein gutes Nahrungsgebiet. Die Entwicklung der Urwale zu Wassertieren war in dieser Zeit schon so weit abgeschlossen, dass das freie Meer sofort als Lebensraum übernommen werden konnte.

Abschied nehmen von alten Lehrmeinungen

Die vielen erhaltenen Merkmale zeigen, dass die Vorfahren der Urwale sich schon sehr früh von allen anderen Wirbeltiergruppen getrennt haben. Nur so wird erklärbar, warum die heutigen Wale auch Merkmale von anderen Wirbeltiergruppen als Säugetiere haben. Das heißt – laut Behrmann – auch Abschied nehmen von der alten Lehrmeinung, dass alle Haartiere von einem einzigen Ursprungstier abstammen.

Behrmanns Befunde sind Indizien dafür, dass die Vorfahren der Urwale unter den warmblütigen Reptilien zu finden sind.

Nachwort von Günther Behrmann

Mit ihrem hoch entwickelten Gehirn haben die Wale die höchste Entwicklungsstufe unter den Wirbeltieren erreicht. Mit den vielen reptilien- und amphibienartigen Merkmalen stehen die Wale auf einer Entwicklungsstufe, die zwischen der von warmblütigen Sauriern und Säugetieren liegt. Die stammesgeschichtliche Umwandlung der einzelnen Organe erfolgte nicht gleichmäßig, sondern wurde den gegebenen Erfordernissen angepasst.

Wir Menschen müssen aber immer alles ordnen, und so lernen wir schon aus den Biologiebüchern in der Schule, dass, wenn das Kapitel Reptilien abgeschlossen ist und umgeblättert wird, das Kapitel Säugetiere beginnt. Nun ist die Natur kein Buch. Bleiben wir aber bei diesem Beispiel, so dauert das Umblättern in der Natur mindestens 15 Millionen Jahre, und in diesem Zeitraum gibt es alle nur denkbaren Übergangsformen, wofür die Wale ein Paradebeispiel sind. Weil aber von den Fossilienfunden keine Weichteile erhalten blieben, wird uns der genaue Ablauf der Wal-Evolution noch lange ein Rätsel sein.

(Die für diese Abhandlung verwendete Literatur kann bei den Meeresakrobaten angefragt werden.)

Lesetipps

* Gen-Verlust hat Vorteile für Wale
* „Urfische siebten Nahrung aus dem Wasser“