Die 3 übergeordneten Unterschiede zwischen Fischen und Säugetieren
Nach modernen Systematik (Kladistik) zählen alle Säugetiere zu den Fleischflossern, einer Klasse der Knochenfische. Laut dieser Auffassung sind Menschen und alle anderen Landwirbeltiere jeweils unterschiedliche Arten, Gattungen, Familien, Ordnungen dieser Tierklasse. Da man, in der Zoologie, üblicherweise die Landwirbeltiere dennoch von den Knochenfischen trennt- werden die Fleischflosser als nicht abgeschlossene Abstammungsgemeinschaft betrachtet, zu der heute nur noch die Lungenfische und Quastenflosser gezählt werden.
Doch oftmals werden Fische mit Säugetieren verwechselt, oder die Wale und Delfine zu den Fischen gezählt. Dies ist jedoch nicht richtig, da sich Fische und Säugetiere in drei bestimmten Merkmalen drastisch unterscheiden. Hierbei sind insbesondere die Atmung, die Fortpflanzung und die allgemeine Physiologie zu betrachten.
Inhalt
Übergangsformen zwischen Fisch und Säugetier
In der Biologie bezeichnet man Tiere, welche Merkmale von zwei Taxa (Gruppe) aufweisen, als Mosaikform. Dabei wird die Mosaikform, wie ein Puzzlestück gesehen, deren Einordnung ein größeres Bild bzw. Verständnis von einer gemeinsamen Stammesgeschichte der Arten ermöglicht. Bildet die Tierart zudem ein Brücke zwischen zwei Taxa, ist also eine Übergangsform- nennt man diese Spezies auch Brückentier. Zwischen Fischen und Säugetieren existieren keine Brückenformen, da sich aus den Knochenfischen lediglich amphibienartige Landwirbeltiere bildeten.
Die Stammesgeschichte der Landwirbeltiere unternahm hier eine Teilung zwischen Amphibien – also Lebewesen – welche einen Teil ihres Lebens im Wasser verbringen müssen und den Amnioten vor. Letztere werden auch als Nabeltiere bezeichnet, welche selbst in ihrem Larvenstadium kein Wasser benötigen. Die Amphibien – egal ob Molche, Frösche oder Salamander – werden im Wasser geboren, erleben ihr Larvenstadium im Wasser, atmen währenddessen durch Kiemen und vollziehen den Landgang nur als Adultform.
Andere Landwirbeltiere, wie Säuger, Vögel und Reptilien sind keineswegs ans Wasser gebunden. Diese atmen durch Lungen und gaben die Kiemenatmung auf. Das sogenannte amniotische Ei ist die Hülle, in welcher sich die Larven von Reptilien, Vögeln und selbst von einigen wenigen Säugetieren entwickeln.
Eine Mosaikform zwischen Fischen und Landwirbeltieren ist die Gattung Panderichthys – welche als ursprüngliche Quastenflosser gelten. Die Knochen der vorderen Brustflossen waren bereits zu Beinen umgebaut, wobei die hinteren Extremitäten noch fischähnlich waren.
Panderichthys Nachbildung, ausgestellt in Moskau
Die Atemlöcher der Kiemen waren bei Panderichthys bereits geweitet – weshalb man davon ausging, dass Panderichthys zwar noch Kiemenatmung betrieb – aber der Übergang zum Gehörgang der Landwirbeltiere bereits begann.
Was bedeutet das?
In der Evolutionsforschung geht man heute davon aus, dass Kiemen und Gehörgang zwei homologe Organe sind, da die Kiemenspalte sich auch in der Embryonalentwicklung der Landwirbeltiere bildet. In späteren Phasen bilden sich daraus ein Gehörgang, verschiedene Schädelknochen, Kaumuskultur und Nerven des Schädels – so dass der Umbau am Ende der Embryonalentwicklung abgeschlossen ist. Die daraus entstanden Organstrukturen der Landwirbeltiere werden als branchiogene Organe bezeichnet.
Der Landgang – also als die Knochenfische aus dem Wasser traten – vollzog sich am Ende des Devons vor 400 bis 350 Mio. Jahren. Zu den ersten Landwirbeltieren gehörten Vertreter aus der Gattung Tiktaalik, welche vor 380 Mio. Jahren im Oberdevon auftraten. Die amphibienähnlichen Fleischflosser hatten bereits eine Ohrregion, einen beweglichen Hals und Vordergliedmaßen – welche das Landleben ermöglichten. Vom Aussehen her ähnelten sie heutigen Krokodilen.
Neben dem Landgang der Fleischflosser gab es auch Landwirbeltiere, welche zurück ins Meer gingen. Heutige Meeressäugetiere sind perfekt an ein Leben im Wasser angepasst. Doch das war nicht immer so. Denn die nächsten Verwandten der heute lebende Wale sind Flusspferde. Beide Gruppen trennten sich vor circa 54 Millionen Jahren, als die Wale zurück ins Meer gingen.
Wale und Flusspferde werden unter der Verwandtschaftsgruppe Cetancodonta bzw. Whippomorpha zusammengefasst. Flusspferde sind eigentlich Paarhufer. Das bedeutet, dass ihre Zehen sich als Paar (2x, 4x usw.) bilden. Die Flusspferde besitzen bspw. 4 Zehen. Andere Tierfamilien der Paarhufer sind die Schweine, Kamele und auch Wiederkäuer – wie Rinder, Giraffen, Hirsche, Gazellen und Antilopen.
Aber die Flusspferde haben eine engere Verwandtschaft zu den Walen als zu anderen Tierfamilien aus der Ordnung der Paarhufer. Und selbst in einigen Lehrbüchern der 70-er Jahre wurden Wale noch als Paarhufer geführt. Die Vordergliedmaßen der Wale sind homologe Organe zu den Vordergliedmaßen anderer Säugetiere.
Dennoch sind Wale – zu denen auch die Delfine zählen – keine Fische, sondern echte Säuger. Denn der Nachwuchs wird lebendig zur Welt gebracht und gesäugt. Das Säugen mit Muttermilch ist das entscheidende Merkmal, was die Säugetiere von anderen Wirbeltieren unterscheidet.
Kommen wir nun zu den Unterschieden zwischen Säugern und Fischen.
Fische und Säugetiere unterscheiden sich, hinsichtlich Atemsysteme
Innerhalb des Reichs der Tiere existieren vielfältige Systeme, die es den Tieren ermöglichen, ihren Körper mit Sauerstoff zu versorgen. Bei Würmern und einfacher entwickelten Vielzellern existiert die Hautatmung, die es dem Tier ermöglicht, Sauerstoff über die Haut aufzunehmen und gleichzeitig CO2 abzugeben. Auch beim Menschen existiert die Hautatmung, jedoch nur zu einem äußerst geringen Anteil von etwa 1% der gesamten Atemleistung.
Insekten atmen beispielsweise mithilfe von sogenannten Tracheen, einem weit verzweigten Röhrensystem, das Atemgase direkt zur jeweiligen Körperzelle weiterleitet.
Lungenatmung der Säuger und Kiemenatmung der Fische
Der Unterschied des Atmungssystems von Fischen und Säugetieren liegt in der Verwendung von Kiemen und Lungen als Atmungsorgan. Fische atmen mithilfe von Kiemen, während Säugetiere eine Lunge besitzen, um Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen und CO2 abzugeben.
Eine Ausnahme stellen hierbei die Lungenfische dar, die evolutionär eine Bindestelle zwischen den Fischen und den ersten Landbewohnern darstellen, da sie sowohl über Kiemen als auch über eine einfach gebaute Lunge verfügen. Mithilfe der Kiemen können sie im Wasser atmen, da der Sauerstoff im Wasser über die Kiemenwände in die Kapillarwände diffundiert und von dort weiter in das Blut transportiert wird. Über die Lunge kann der Luftsauerstoff aufgenommen werden und über die Alveolen ins Blut transportiert werden.
Australischer Lungenfisch (Neoceratodus forsteri),
In der Evolutionsforschung geht man davon aus, dass die Schwimmblase ein homologes Organ der Lunge ist. Die Knochenhechte können bspw. über ihre Schwimmblase atmen. Andere Tiere, wie die Riesensalamander, besitzen zwar Lungen – atmen aber über die Haut. Die Lunge dient lediglich als Organ zur Bewegung im Wasser. Durch einströmende Luft wird die Lunge gefüllt, der Lurch dadurch leichter und kann im Wasser aufsteigen. Fische nutzen die Schwimmblase auf die gleiche Weise.
Weiterhin machen sich viele Fische das sog. Gegenstromprinzip zu Nutze, um die Sauerstoffaufnahme weiter zu erhöhen. Hierfür fließt das Blut innerhalb der Kiemen in die entgegengesetzte Richtung des Wassers. Somit wird automatisch der optimale Kontakt von sauerstoffreichem Wasser und sauerstoffarmem Blut gewährleistet, damit dort die Aufnahme von Sauerstoff erleichtert wird.
Fische und Säugetiere unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Fortpflanzungssysteme
Ein weiterer Unterschied zwischen Fischen und Säugetieren liegt in den verschiedenen Fortpflanzungssystemen begründet. Fische legen in den meisten Fällen Eier, die nach der Befruchtung zu Fischen heranreifen. Säugetiere sind hingegen lebendgebärend, was bedeutet, dass die Befruchtung der Eizelle innerhalb des weiblichen Tieres stattfindet und die Nachkommen innerhalb der Leibeshöhle heranwachsen.
Allerdings existieren hierbei Ausnahmen. Es gibt beispielsweise lebendgebärende Fische, aber auch Säugetiere, die Eier legen. Beispiele für lebendgebärende Fische sind einige Hai-Arten wie z.B. der Hammerhai, aber auch Süßwasserfische wie der Guppy zählen zu lebendgebärenden Fischen. Eierlegende Säugetiere werden in der Ordnung der Kloakentiere zusammengefasst, die allerdings nur fünf rezente Arten beinhaltet. Hierunter fallen das Schnabeltier und die Ameisenigel.
Die Lebendgeburt bzw. Viviparie setzt voraus, dass die Befruchtung im Inneren des Weibchens stattfindet. Deshalb wird das Akt der Befruchtung bei lebendgebärenden Tieren als Begattung bezeichnet. Dass Fische als auch Säugetiere zu Lebendgeburten fähig sind, beweist – dass die Evolution nicht gleichmäßig verläuft, sondern verschiedene unterschiedliche Wege vollzieht. Der älteste Beleg von Lebendgeburten geht auf das Fossil eines Panzerfisches, namens Materpiscis, zurück. Dieser lebte im Devon vor 380 bis 375 Mio. Jahren. Die fossilen Überreste zeigten ein Muttertier mit Embryo und Nabelschnur. Der Name „Materpiscis“ bedeutet Mutterfisch.
Physiologische und anatomische Unterschiede zwischen Säugetieren und Fischen
Neben der Atmung und der Fortpflanzung gibt es einen weiteren Unterschied zwischen Fischen und Säugetieren, der auf die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur zurückgeht. Ähnlich wie Reptilien und Amphibien sind auch Fische wechselwarme bzw. poikilotherme Tiere. Das bedeutet, dass sie ihre Körpertemperatur nicht selbst regulieren können und somit sämtliche Stoffwechselprozesse in ihrer Geschwindigkeit an die Umgebungstemperatur angepasst sind.
Säugetiere können ihre Körpertemperatur selbstständig regulieren und auf einem gewissen Temperaturoptimum fixieren, damit sämtliche physiologische Prozesse weitestgehend optimal ablaufen. Fallen die Temperaturen jedoch zu stark oder steigen zu stark an, reichen die Mechanismen der Temperaturregulierung nicht mehr aus und es kommt zu ähnlichen Zuständen wie bei Amphibien und Reptilien, die dem Kältetod bzw. dem Hitzetod entsprechen.
Bei moderateren Temperaturschwankungen können Fische jedoch auch in die Winterstarre verfallen, bei der sämtliche physiologische Prozesse auf ein Minimum heruntergefahren werden. Bei Säugetieren existiert solch eine Form der Überwinterung bei vielen Arten. Diese wird Winterschlaf bzw. Winterruhe genannt.
Fazit
Abschließend lässt sich sagen, dass Fische und Säugetiere in vielen Merkmalen deutliche Unterschiede aufweisen, die eine Unterscheidung oftmals leicht macht. Grundsätzlich leben Fische nur im Wasser und nie an Land. Das geht mit ihrer Atmung einher, da Kiemen nicht zur Atmung an Land befähigt sind. Gleichzeitig könnte man annehmen, dass Säugetiere nur an Land leben, da ihre Lungenatmung ein Leben unter Wasser nicht ermöglicht. Dem ist jedoch nicht so, da einige Säugetiere wie bspw. Delfine und andere Wale unter Wasser leben. Sie halten während der Tauchphasen die Luft an, kommen an die Oberfläche, um Luft zu holen und tauchen danach wieder ab.
Ob es sich im Wasser um einen Fisch oder ein Säugetier handelt, lässt sich grundlegend anhand der Form der Schwanzflosse beurteilen. Liegt diese horizontal im Wasser, ist es ein Säugetier wie z.B. ein Wal. Ist die Schwanzflosse jedoch vertikal, ist es ein Fisch. Dieser Unterschied geht mit der Rückbildung der Extremitäten einher, da Wale ursprünglich landlebende Säugetiere waren, die im Laufe der Evolution ihre Arme und Beine zu Flossen zurückgebildet haben und ihre Schwanzflosse ähnlich wie abgespreizte Füße vom Körperende wegzeigen.
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