Die Anpassungen der Cetacean – was sie so besonders macht –

— German only —

Bei diesem Artikel habe ich mehr oder weniger eine Zusammenfassung des entsprechenden Kapitels im Westheide Rieger produziert, aber ich finde gerade deswegen ist es entsprechend informativ und dennoch kurz gefasst. (auch alle im Text gezeigten Grafiken und Abbildungen entstammen diesem Buch [1])

Cetacea – Phylogenetische Stellung heute

1950 ging man nur von einer nahen Verwandtschaft von Artiodactyla (Huftiere) und Cetacea, also einem Schwestern-gruppenverhaltnis aus. Heute lassen sich die Cetacea in die Gruppe der Artiodactyla einordnen, weswegen diese ein Paraphylum werden und man von Cetartiodactyla spricht. Einige Synapomorphien zeichnen die Cetartiodactyla aus, die auch bei alt-tertiären Walen vorhanden sind. Diese sind: die proximalen (Caput) und distalen (Trochlea) Gelenkrollen des Talus (Astragalus), paraxone Hinterextremitäten und schräge, längliche Gelenkfläche des Calcaneus zum Cuboid. Der Bau des Talus (Astragalus) mit der doppelten Gelenkrolle ist inzwischen für fossile Wale eindeutig belegt.

Cetacea-Abb1

Abb.1: A. Rechtes Sprunggelenk in medialer Ansicht (Gazella subgutturosa, Bovidae). B. Linker Talus (Astragalus) in cranialer Ansicht (Cervus elaphus, Cervidae).

Cetacea – Anpassungen 

Essentiell für das Leben im Wasser ist eine energiesparende und effektive Fortbewegung. Dementsprechend haben Wale eine ausgeprägte Stromlinienform, infolge dessen unter anderem Haare und Körperanhänge reduziert sind und Kopf und Rumpf verschmolzen sind. Desweiteren sorgen Dermalpapillen (dermale Ausstülpungen in die Epidermis, die senkrecht zur Strömungsrichtung stehen (Abb.2.A.)) für eine elastische Dämpfung von Wirbelbildungen.

Cetacea-Abb2

Abb.2: A. Hautausschnitt: Dermalpapillen (Tursiops truncatus (Tümmler)). B. Hyperphalangie in der Vorderextremität (Globicephala melaena (Grindwal).

Der Auftrieb wird durch feinmaschige Knochen, Knorpel- und Fettgewebe gewährleistet. Der Hauptantrieb ist die Fluke und die Steuerung übernehmen die Dorsal- und Brustflossen. Die Brustflossen zeigen Hyperphalangie. d.h. Vergrößerte Anzahl der Phalangen, ein typisches Merkmal aquatischer Wirbeltiere (Abb.2.B.). Auch die Sinnesorgane erfuhren im Prozess der Anpassung an eine aquatische Lebensweise einige Veränderungen. Die Nasenöffnung, das Blasloch, “wandert” auf den Scheitelpol des Kopfes (Abb.3.).

Cetacea-Abb3

Abb.3: A. †Andrewsarchus sp. (†Mesonychidae), B. †Protocetus sp.(†Archeoceti), C.  Tursiops sp. (Delphinidae)

Diese Veränderung der Position ist noch Ontogenetisch nachvollziehbar und führt zu einer großen Verschiebung der Verschiedenen Schädel-knochen (Abb.4). Durch die Verschiebung der Nasalen zum Scheitelpol des Schädels verlängern sich Praemaxillare und Maxillare und ziehen nun ebenfalls bis zum Scheitelpol. Das führt dazu, dass sich Frontale und Parietale extrem verkürzen und verschieben, z.T. sogar übereinander. Das Occipitale vergrößert sich und schließt den Schädel fast senkrecht nach hinten ab. Es wird somit zum größten Schädelelement.

Cetacea-Abb4

Abb.4. (rechts): A. Vuples vulpes (Rotfuchs), B. Phocoena phocoena (Schweinswal). Verschiebung der Schädelplatten im Vergleich eines Landsäugers und eines Cetacea.

Diese Verschiebung verläuft bei Barten- und Zahnwalen in der Ontogenese unterschiedlich ab. Aber auch evolutiv lässt sich die “Wanderung” der Nasenöffnung nachvollziehen (Abb.3). Die Nasenöffnung dient nur noch dem Gasaustausch, der Geruchssinn wurde reduziert. Die Tiere können pro Atemzug 80-90% des Luftvolumen tauschen, Landsäuger im Vergleich dazu nur ca. 10-15%. Die Linse im Auge ist besonders elastisch und ermöglicht so eine Sicht unter und über Wasser. Das Gehör ist für die Wale eines der wichtigsten Sinnesorgane und erfuhr eine große Umwandlung im Evolutionsprozess. Die äußeren Ohrmuscheln sind reduziert. Das Tympanoperioticum ist vom Schädel akustisch isoliert. Mittels dem Gehör betreiben die Tiere Echoorientierung und Kommunikation mit Art-genossen (Abb.5.).

Cetacea-Abb5

Abb.5: Lauterzeugung unter dem Blasloch mittels phonetischer Lippen. Schallfokusierung in der Melone; Auffangen der reflektierten Schallwellen über Unterkieferknochen und -fett, Weiterleitung zum Tympanoperioticum

Da die Tiere das Wasser nicht mehr verlassen können findet auch die Fortpflanzung und Aufzucht der Jungen im Wasser statt. Die Geschlechtsorgane sind nach innen verlagert. Die Trächtigkeit variiert (9-16 Monate), aber unabhängig von der Größe. Bei der Geburt wird das Jungtier im optimalen Fall mit der Fluke voran geboren, da so diese Zeit hat sich zu verfestigen, aber auch eine Kopflage ist möglich. Die Jungtiere sind fertig entwickelt, vergleichbar mit Nestflüchtern der Landsäuger. Die Milch ist mit 46% sehr fetthaltig, was wichtig ist damit die Jungtiere schnell an Gewicht zulegen.

Von den Cetacea sind verschiedene Tauchtiefen und Zeiten bekannt (15 min- 2h; Tiefen bis zum 3.000m (Pottwal)). Die Tiere haben eine relative Blutmenge die 2-3 mal höher ist als bei landlebenden Säugern, außerdem wird der Sauerstoff an Myoglobin gebunden und in Muskeln gespeichert, was die Tiere vor der Taucherkrankheit schützt. Zudem wird der Sauerstoffverbrauch während des Tauchen durch Vasokonstriktion, d.h. die Gefäße werden verengt und nur noch Lebenswichtige Organe mit Blut versorgt, und Brachykardie, d.h. Reduktion des Herzschlages, gedrosselt.

Man sieht also, diese Tiere sind rundherum best angepasst an den Lebensraum Wasser. Dies basiert auf einer über millionen von Jahren andauernden Evolutionsprozess, denich versucht habe hier abzureissen.

[1] Westheide, W., Rieger, R. (2010): Spezielle Zoologie – Teil 2: Wirbel- oder Schädeltiere, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg

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