Die Kleider der Tiere

Charles Darwins Sammlerherz schlug höher, als er im August 1833 bei der Erkundung Patagoniens einen außergewöhnlichen Hirschkäfer entdeckte. Sein Respekt vor dessen langen Kiefern war unbegründet: "Jaws not so strong as to produce pain to finger", notierte der Begründer der Evolutionstheorie erleichtert in sein Tagebuch. Das Präparat eines Chiasognathus granti oder "Darwins Hirschkäfer" aus Darwins Nachlass gelangte in den Besitz des Natural History Museum London und ist gegenwärtig im Gothaer Museum der Natur als Auftakt zur Sonderausstellung "Die Kleider der Tiere" zu sehen.

Darwin hatte schon in seiner Kindheit mit Euphorie Käfer gesammelt. Fing er mehr Tiere, als er in den Händen halten konnte, steckte er sie einfach in den Mund. Dabei riskierte er nach überlieferten Aufzeichnungen sogar, dass die Ausscheidungen der Insekten die Schleimhäute verätzten. Später als Naturforscher sah Darwin in der vergleichenden Anordnung von Käfern eine Sehschule, die ihn "den richtigen Blick auf die Natur" lehren sollte.

Ein Panzer schützt, macht aber unflexibel

Mit 360.000 bekannten Spezies bilden Käfer die artenreichste Ordnung der Insekten. Von wenigen Ausnahmen abgesehen ist ihr Äußeres sehr hart. Ähnlich wie ein Panzer überdecken die Vorderflügel den weichen Hinterleib und die zusammengefalteten Hinterflügel. Die kleinsten Käferarten haben eine Körperlänge von 0,3 Millimetern. Die Giganten im Reich der "gepanzerten Ritter" werden hingegen bis zu 17 cm lang. Nicht minder variantenreich sind die art- und geschlechtsspezifischen Körperformen und Färbungen der Käfer.

Wenngleich sich die Schmetterlinge – mit über 150.000 Arten ebenfalls eine sehr umfangreiche Ordnung – und andere Insekten wesentlich vom Habitus der Käfer unterscheiden, ist doch der "Grundbauplan" aller Kerbtiere identisch. Ihre Anatomie mit stützendem Außenskelett aus Chitin, sechs gegliederten Füßen, Fühlern und Facettenaugen wurde seit ihrem ersten Auftreten vor 395 Millionen Jahren zum "Erfolgsmodell", das sich bis in die Gegenwart behaupten konnte. Heute repräsentieren die Insekten 75 Prozent aller bekannten Tierarten.

Auch Spinnen- und Krebstiere, Hundert- und Tausendfüßer werden durch Exoskelette aus Chitin gestützt. Weil diese aber hart und unflexibel sind, müssen sich viele Gliederfüßer während der Metamorphose und während des Wachstums wiederholt häuten. Die überwiegende Mehrheit der Gliederfüßer bleibt relativ klein, weil sonst das Gewicht des Panzers ihre Mobilität beeinträchtigen würde. Eine der wenigen Ausnahmen ist die Japanische Riesenkrabbe (Macrocheira kaempferi), die sich dank der Tragkraft des Wassers ziemlich flink fortbewegen kann.

Das Skelett ersetzt den Panzer

Mangels fossiler Funde ist bisher nicht geklärt, ob es jemals Übergangsstadien vom Exoskelett zum Endoskelett (Skelett im eigentliche Sinn) gegeben hat. Die Evolution der Fische ging von einem Tier aus, das den heute noch weltweit in flachen Gewässern verbreiteten Lanzettfischchen ähnelte. Diese besitzen eine Chorda dorsalis, eine stabförmige Rückensaite mit Neuralrohr, aber kein Gehirn (deshalb Schädellose, Acrania); sie gehören wie die Wirbeltiere (Vertebratae) zu den Chordatieren (Chordata) und stellen ein Bindeglied zu den anderen Wirbellosen (Invertebratae) dar.

Gegen Ende des Silurs – vor 420 Millionen Jahren – gab es Knorpelfische mit schuppenförmigen Knochenplatten, doch dieses Exoskelett war vermutlich evolutionsgeschichtlich jünger als das knorpelige Endoskelett der Fische. Der Knochenpanzer verschwand bald wieder, und von den Knorpelfischen überdauerten nur die Haie und Rochen bis in die Gegenwart. Sie legen Zeugnis dafür ab, dass ihre altertümliche Anatomie – verbunden mit hochsensiblen Sinnesorganen – durchaus noch fit für die Zukunft ist.

Vor 390 Millionen Jahren traten die ersten Knochenfische auf, bei denen Gräten die Knorpel ersetzten. Das Knochenskelett ist ein "Triumph der Evolution". Derzeit leben über 50.000 Wirbeltierarten mit dieser höchst variantenreichen "Knochen-Architektur". Ihr Spektrum reicht vom 7 mm kleinen Männchen des Anglerfisches Photocorynus spiniceps über den Kondor und die Giraffe bis zum Blauwal, der eine Länge von über 30 m und ein Gewicht von 180 Tonnen erreichen kann.

Vom Quastenflosser zu den Amphibien

Im Devon – vor etwa 360 Mio. Jahren – vollzog sich der allmähliche Übergang von den Fischen zu den vierfüßigen Landtieren. Die heute noch im Indischen Ozean vor den Komoren verbreitete Latimeria chalumnae ist ein Nachkomme von damals lebenden Quastenflossern, Fischen mit fleischigen, beinartigen Brust- und Bauchflossen, die sich zu den ersten Amphibien entwickelten. Noch heute haben ihre Nachkommen, die Frösche, Kröten, Salamander und Molche, eine ungeschützte Körperoberfläche und sind nur in feuchten Biotopen überlebensfähig. Gift absondernde Hautdrüsen schützen sie nicht nur vor Infektionen durch Pilze und Bakterien, sondern auch vor Fressfeinden. Viele Lurche – beispielsweise tropische Frösche oder der Feuersalamander – fallen durch eine lebhafte Farbigkeit auf, die Angreifer vor ihrem Hautgift warnen soll. Der auf Bäumen lebende Laubfrosch hingegen hat eine perfekte Tarnfärbung entwickelt, die vom frischen Grün seiner Umgebung kaum zu unterscheiden ist.

Schützende Schuppen und Knochenpanzer

Bei vielen Fischarten sind die Schuppen von einer mit Schleimdrüsen versehenen Oberhaut bedeckt, die vor Verletzungen schützt und den Strömungswiderstand verringert.

Gegen Ende des Karbons, vor 285 Millionen Jahren, entstand mit der Hornschuppe eine weitere evolutionäre "Innovation". Sie schützte erstmals die Ursaurier dauerhaft vor Wasserverlust – eine Voraussetzung für das Leben auf trockenem Festland. Viele Reptilienarten können mithilfe des Schuppenkleides sogar in extrem trockenen Regionen überleben; bei Schlangen sind die Bauchschuppen vergrößert, damit sie sich schneller fortbewegen können. Die Schuppen selbst sind zwar farblos, aber tief in der Haut liegende Pigmente geben den Tieren ihre artspezifische, mitunter sehr auffällige Färbung. Weil der Schuppenpanzer nicht mitwächst, müssen sich Reptilien ähnlich wie die Insekten regelmäßig häuten.

Die ebenfalls zu den Reptilien gehörenden Schildkröten und Krokodile werden durch Knochenpanzer geschützt, deren Entstehung bis vor Kurzem umstritten war. Erst unlängst entdeckten amerikanische und chinesische Forscher in Südwestchina die fossilen Überreste von drei ausgewachsenen Schildkröten, die vor 220 Millionen Jahren gelebt haben. Sie hatten Zähne und einen Brustpanzer aus Knochenplatten, während der Rücken panzerfrei war. Die Forscher schließen daraus, dass die Tiere im Wasser gelebt haben und eine Übergangsform zwischen panzerlosen und komplett gepanzerten Schildkröten darstellen. Durch das Zusammenwachsen der flächig verbreiterten Rippen, Schulter- und Beckenknochen zu einem geschlossenen Rückenpanzer entwickelten sich die Schildkröten in nur 15 Millionen Jahren zu ihrem "modernen" Habitus.

Vom Schuppenkleid zum Fell …

Ein schützendes, aber mittlerweile "altmodisches" Hornschuppenkleid tragen auch noch wenige Säugetiere wie das Gürteltier und das Tannenzapfentier. Die Mammalia entwickelten sich vor 270 Millionen aus bestimmten Reptilien, den Therapsiden. Diese besaßen bereits ein differenziertes Gebiss und waren vermutlich schon behaart – abermals ein evolutionärer Fortschritt, denn das Fell machte die Tiere von der Witterung weitgehend unabhängig: Es isoliert, absorbiert UV-Licht und schützt gegen Regen. Bei vielen Tierarten hat es darüber hinaus eine tarnende Funktion. Bei Rehen, Hirschen und vielen anderen heimischen Säugern wechselt die Fellfärbung zwischen Sommer- und Winterkleid. Das schneeweiße Winterfell des im Sommer schmutzig braun gefärbten Wiesels zierte einst die Mäntel von Monarchen. Die Fellzeichnung des Zebras ist "Schmuckdesign" und Schutz vor lästigen Insekten gleichermaßen: In der flirrenden Hitze der Savanne verschwimmen die Konturen, sodass Tse-Tse-Fliegen und andere Parasiten die Tiere nicht mehr als dreidimensionale "Nahrungsquellen" erkennen können.

… und Gefieder

Mit den gefiederten Vögeln etablierte sich im Tierreich vor knapp 200 Millionen Jahren abermals eine neue Tierklasse. Ihre Ahnen waren vermutlich kleine Raubdinosaurier aus der Gruppe der Maniraptora, die – so zumindest die Folgerung aus bisher bekannten Fossilien – reine Bodenbewohner waren. Die Handgelenke dieser "Handräuber" waren mit einem besonderen halbmondförmigen Knochen ausgestattet, mit dem sie besonders rasch und geschickt Beute ergreifen konnten; zugleich bildete er den evolutionären Schritt zum Flügel.

Nach bisherigen Erkenntnissen entwickelte sich in dieser Dinosauriergruppe auch die Feder als weitere Voraussetzung für ausdauernde Flugfähigkeit. Sie besteht wie die Schuppen der Reptilien und die Haare der Säuger aus Hornsubstanz, ihr Aufbau ist jedoch viel differenzierter: Die Öffnungen zwischen den vom Kiel ausgehenden Federstrahlen sind so klein, dass sie gegen Wasser isolieren und beim Fliegen den notwendigen Luftwiderstand geben.

Im Festgewand auf Brautschau

Ähnlich wie das Fell der Säugetiere schützt das Gefieder vor ungünstigen äußeren Einflüssen und reguliert die Körpertemperatur. Seine Färbung tarnt die Vögel in ihrem jeweiligen Lebensraum vor Feinden. Manche Vögel – insbesondere in den Tropen heimische Spezies wie etwa die Papageien – fallen hingegen durch bunten Federschmuck auf. Aber auch die Männchen mancher unscheinbarer Arten kleiden sich während der Brautschau in farbenprächtige "Festgewänder".

Das Tierkleid als Tarnung und Mimikry

Bei vielen Tieren ist die Färbung an die Umgebung angepasst, um sie vor Feinden zu tarnen. Einige Fische, aber auch Meeressäuger und Wasservögel entwickelten sogar eine Gegenschattierung, die sie vor Angriffen sowohl aus dem Wasser als auch aus der Luft schützt. Ein Beispiel sind die Pinguine: Aus der Vogelperspektive betrachtet, hebt sich ihre Rückenfärbung kaum vom dunklen Gewässergrund ab. Haie und andere im tiefen Meer lebende Feinde können wiederum den hellen Bauch nicht vom Himmel unterscheiden.

Viele giftige Tierarten warnen ihre potenziellen Feinde durch eine auffällige Färbung. Die Missachtung solcher Warnsignale muss allerdings nicht in jedem Fall für den Angreifer schmerzhaft oder tödlich sein. Im Verlauf der Evolution haben auch einige harmlose Tierarten Täuschungsmanöver durch Mimikryfärbungen und -gestalten entwickelt, die ihre Überlebenschancen verbessern. Die gelb-schwarze Zeichnung der harmlosen Schwebfliege und des "friedlichen" Hummelschwärmers zum Beispiel gleicht dem Aussehen von Wespen bzw. Hummeln, die sich mit Giftstacheln gegen Übergriffe zu wehren wissen.