Naturwissenschaften im Fokus Reihenherausgeber HaraldFrater (cid:2) Nadja Podbregar Dieter Lohmann Im Fokus: Strategien der Evolution Geniale Anpassungen und folgenreiche Fehltritte Mit Beiträgen von Kerstin Fels Daniel Goliasch Petra Jöstingmeyer Autoren NadjaPodbregar DieterLohmann MMCD,NEWMEDIAGmbH MMCD,NEWMEDIAGmbH Fürstenplatz228 Fürstenplatz228 40215Düsseldorf,Deutschland 40215Düsseldorf,Deutschland [email protected] [email protected] ISBN978-3-642-32674-5 e-ISBN978-3-642-32675-2 DOI10.1007/978-3-642-32675-2 DieDeutscheNationalbibliothekverzeichnetdiesePublikationinderDeutschenNational- bibliografie;detaillierte bibliografischeDatensindimInternetüberhttp://dnb.d-nb.deab- rufbar. SpringerSpektrum (cid:2)c Springer-VerlagBerlinHeidelberg2013 DasWerkeinschließlichallerseinerTeileisturheberrechtlichgeschützt.JedeVerwertung, dienichtausdrücklichvomUrheberrechtsgesetzzugelassenist,bedarfdervorherigenZu- stimmungdesVerlags.DasgiltinsbesonderefürVervielfältigungen,Bearbeitungen,Über- setzungen,MikroverfilmungenunddieEinspeicherungundVerarbeitunginelektronischen Systemen. DieWiedergabevonGebrauchsnamen,Handelsnamen,Warenbezeichnungenusw.indie- sem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche NamenimSinne derWarenzeichen- undMarkenschutz-Gesetzgebung als freizu betrachtenwärenunddahervonjedermannbenutztwerdendürften. Lektorat: Frank Wigger, Barbara Lühker Einbandentwurf: deblik, Berlin Einbandabbildung: © Harald Frater Gedrucktaufsäurefreiemundchlorf reigebleichtemPapier SpringerSpektrumisteineMarkevonSpringerDE. SpringerDEistTeilderFachverlagsgruppeSpringerScience+BusinessMedia www.springer-spektrum.de Inhaltsverzeichnis 1 Unfälle der Evolution – warum scheinbare Fehlanpassungen trotzdem überleben..................... 1 Dieter Lohmann Walrosse auf Abwegen..................................... 2 Totschlag auf der Klippe?.................................. 3 Auch Albatrosse und Geparden sind unvollkommene Geschöpfe der Natur....................................... 4 Geparde haben zahlreiche Handicaps........................ 5 Lähmende Beute und tödliches Gift......................... 6 Nur Note ausreichend für den Homo sapiens?................ 8 Die Siedler aus dem Wurmfortsatz.......................... 9 2 Kannibalismus – „Dinner for One“ unter Artgenossen .... 11 Dieter Lohmann Was ist Kannibalismus?.................................... 11 Fiktion oder Realität?...................................... 12 Lachkrämpfe durch Menschenfleisch........................ 14 Menschenfresserei quer durch die Geschichte................ 15 Ausnahme oder Regel – Wie häufig ist Kannibalismus? ...... 17 Jenseits aller Normen – Welche Gründe gibt es für Kannibalismus?...................................... 18 Geschwistermord bei Tieren................................ 21 Wenn Liebe durch den Magen geht ......................... 22 v vi Inhaltsverzeichnis Mord im Wolfsrudel....................................... 23 Kannibalismus in Agrarfabriken............................ 24 3 Sklaven im Tierreich – Leben auf Kosten Anderer ........ 27 Dieter Lohmann Lebende Tote als „Dinner for One“ – Wie Wespen Kakerlaken versklaven ........................ 27 Ameisen als Sklaventreiber................................. 29 Eine gefährliche Liaison ................................... 31 „All-inclusive“ auf Insektenart.............................. 32 Wettrüsten zwischen Sklavenhaltern und Sklaven – Das Prinzip der Koevolution................................ 34 Auch Säugetiere machen Sklaven – Leben und Arbeiten im Nacktmull-Staat..................... 36 Ferngesteuert durch Parasiten............................... 37 4 Angriff der Exoten – Tierische und pflanzliche Invasoren ................................................ 39 Dieter Lohmann Ameisen, Kröten und andere Katastrophen .................. 39 Invasive Arten – ein Man-made-Desaster?................... 41 Zwischen Tod und Massenvermehrung – Einwanderer ist nicht gleich Einwanderer.................... 44 Harmlose Zeitgenossen oder Artenkiller?.................... 45 Grüne Pest – Wie eine Alge das Mittelmeer erobert .......... 46 Viren, Kopfgelder und natürliche Feinde – Gegenmaßnahmen......................................... 48 Verstädterung als Lebensprinzip – der Waschbär............. 50 Von der Gartenpflanze zum gefürchteten Invasor – der Riesen-Bärenklau...................................... 52 Der Siegeszug der Dreikantmuschel......................... 53 5 Riesen im Tierreich – Erfolgsrezept oder Laune der Natur? ............................................... 55 Nadja Podbregar Zeit der Giganten.......................................... 55 Modell Giraffe – was braucht ein Riese zum Überleben? ..... 56 Inhaltsverzeichnis vii Das Rätsel der unmöglichen Riesen......................... 58 Alles wird immer größer – oder doch nicht? ................. 60 Big is successful – jedenfalls manchmal..................... 61 Leben in Zeitlupe.......................................... 63 Riesen als Auslaufmodell? ................................. 65 Wir werden immer größer – die Menschheit wächst.......... 66 Größer, schwerer, länger: Rekorde der Pflanzen- und Tierwelt .............................................. 67 6 Orientierungslose Giganten – Warum stranden Wale? .... 71 Daniel Goliasch Gibt es noch Hoffnung?.................................... 72 Wie Wale ohne GPS die Weltmeere durchqueren ............ 73 Das Phänomen der Massenstrandungen...................... 76 Ursache Gift: Schwermetalle, Algengift und Pestizide........ 79 Ursache Lärm: Wie ein Raketenstart unter Wasser ........... 80 Schall-Bomben töten Meeressäuger......................... 82 Ursache Klima: Kalte Strömung als tödliche Lockung?....... 84 Ursache Magnetfeld: Sonnenaktivität verbiegt die Landkarte.. 85 7 Mysteriöse Massensterben................................ 89 Dieter Lohmann Sturzflug in den Tod....................................... 89 Massensterben in Serie – die Tiertode häufen sich............ 91 Rätsel um „Bird-Apocalypse“ gelöst........................ 93 Massensterben häufiger als gedacht......................... 94 Krabbenexitus in der Grafschaft Kent....................... 94 Entzündetes Fett als Krokodil-Killer ........................ 96 Lemminge: Der Mythos vom Massenselbstmord............. 98 8 Maskenball im Tierreich – Tarnen und Täuschen als Überlebensstrategie ................................... 101 Dieter Lohmann Gut getarnt, ist halb gewonnen.............................. 101 Evolution im Rekordtempo: der Birkenspanner .............. 103 Tarnkappe Umwelt: Mimese................................ 105 Eine Sensation im Urwald: Batessche Mimikry .............. 106 viii Inhaltsverzeichnis Imitieren, um zu jagen: Angriffs-Mimikry................... 108 Abschrecken durch Uniformität: Müllersche Mimikry........ 111 Orientierung am Mittelmaß: Mertensche Mimikry............ 112 Optische, chemische und akustische Mimikry................ 113 9 Es werde Licht … – Phänomen Biolumineszenz........... 127 Petra Jöstingmeyer Geisterlichtern auf der Spur ................................ 128 Jagd im Rotlicht-Milieu.................................... 130 Licht als Tarnung.......................................... 131 Wanted: Partner gesucht – Verständigung durch Morsezeichen ....................................... 132 Licht aus zweiter Hand..................................... 134 10 Symbiosen – Eine Hand wäscht die andere................ 137 Kerstin Fels Miteinander – Gegeneinander............................... 137 Endosymbiose als Weichenstellung des Lebens.............. 139 Biene Maja und Co.: Symbiosefall Bestäubung .............. 141 Korallen: Symbiosepartner als Baumeister................... 143 Evolution – kein Fortschritt ohne Symbiose.................. 144 Ameisen als Gärtner: Pilzkulturen unter der Erde............. 145 Flechten: Algen als Pilzsklaven............................. 146 Termiten: Ein Dreierbund fürs Leben ....................... 148 Grundel: ein Fisch als Blindenhund......................... 149 Einsiedlerkrebse: Mitfahrgelegenheit gegen Schutz .......... 150 Wie eine Festung: Ameisen und Akazien.................... 151 Was Kühe und Koalas gemeinsam haben.................... 152 Mikrobielle Mitbewohner: Symbionten in unserem Darm..... 154 Mykorrhiza: Mikrobenhilfe an der Pflanzenwurzel........... 155 11 Gruppen, Rudel, Schwärme – Viele sind besser als einer .. 157 Kerstin Fels Die Masse macht’s – auch beim Menschen .................. 157 Leibwächter, Königin und Taxifahrer ....................... 159 Gruppenbildung und Altruismus als Evolutionsvorteil........ 160 Schwesternbund statt Kindersegen.......................... 163 Inhaltsverzeichnis ix Begnadete Ingenieure...................................... 165 Gemeinsame Jagd: Die Gruppe als Fressgemeinschaft........ 167 Zielscheibe Einzelgänger – Die Gruppe als Schutz........... 169 Warum Tiger trotzdem einzeln jagen........................ 170 Zugvögel: Mit der Reisegruppe unterwegs................... 171 Ein Organismus aus Amöben............................... 174 Kollektive Intelligenz: Manager lernen von Ameisen......... 175 12 Extremophile – Grenzgänger im Reich der Kleinsten...... 179 Nadja Podbregar Überlebenskünstler unter den Mikroben..................... 179 Brodelndes Inferno statt lauer Ursuppe?..................... 181 Manche mögen’s heiß …................................... 183 Biotech-Karriere: Thermus aquaticus und die PCR........... 185 Strahlenresistent: Conan das Bakterium ..................... 186 Giftfresser und Metall-Piranhas............................. 190 Mikroben, die aus der Kälte kommen ....................... 193 Kleiner als die Natur erlaubt?............................... 195 13 Leben unter Null – Strategien gegen die Kälte............. 199 Nadja Podbregar Unterkühlung und Kälteschäden beim Menschen............. 199 Frostschutz & Co. ......................................... 202 Tiefgefrorenes Leben: Gefriertolerante Tiere................. 204 Den Winter verschlafen: Igel, Haselmaus und Co............. 205 Eisbären: Aktiv bei minus 50 Grad.......................... 207 Lebensraum Meereis: Überlebenskünstler auf kleinstem Raum........................................ 209 Gemeinsam der Kälte trotzen............................... 211 14 Durstkünstler – Überlebensstrategien in der Wüste ....... 215 Dieter Lohmann Wassermangel und extreme Temperaturen................... 216 Ohne Wasser kein Leben................................... 217 Überleben ohne zu trinken.................................. 219 Körpereigene Vorratstanks: Die Strategie von Kamelen und Wüstenschildkröten........................................ 221 x Inhaltsverzeichnis Ab 40 Grad droht der Hitzetod.............................. 223 Mittagspause, große Ohren und Sonnenschirme.............. 225 15 Das Geheimnis des Fliegens – Tierischen Flugkünstlern auf der Spur.............................................. 227 Nadja Podbregar Die Eroberung des Himmels................................ 227 Insekten heben ab.......................................... 228 Am Anfang waren die Seitenlappen – oder doch nicht?....... 231 Die Kiemen-Theorie setzt sich durch........................ 232 Gleiter oder Läufer? ....................................... 233 Das Hummel-Problem ..................................... 235 Flapper und Robofly: Wirbel sind die Antwort............... 236 Vögel: Perfekte Flugmaschinen der Natur ................... 238 Von Drehungen und Federformen........................... 239 Archaeopteryx und die Federfrage .......................... 240 Gefiederte Dinosaurier..................................... 242 16 Launen der Natur: Schnabeltiere und Ameisenigel........ 245 Dieter Lohmann Ein „Ding“ aus einer anderen Welt.......................... 246 Ein eierlegender Säuger.................................... 247 Beutejagd mit Elektrosinn.................................. 249 Spurensuche im Schnabeltier-Genom ....................... 250 Klimawandel bringt urtümliche Säuger in Gefahr ............ 252 Ameisenigel: Des Schnabeltiers merkwürdige Verwandten ... 255 Vier Penis-Spitzen, zwei Eingänge.......................... 256 Sachverzeichnis .............................................. 259 License: creative commons – Attribution-ShareAlike 3.0 Unported..................................................... 265