Eine Frage zur Evolution der Atmung

Es gibt eine frage die mich schon länger beschäftigt. Die erste Tiere lebten in den Ozeanen oder Süssgewässern, atmeten dort mit den Kiemen und konnten so unter Wasser atmen. Irgendwann kam dann der Landgang und die Tiere fingen an an Land mit Hilfe von Lungen zu atmen, umgekehrt konnten sie nicht mehr unter Wasser atmen. Dann gab es aber auch wiederrum Spezies die wieder zurück ins Meer sind wie etwa Wale, Delfine, Meeresschildkröten, Seeschlangen etc. Diese haben aber niemehr so eine auf Unterwasseratmung ausgerichtete Atmungsorgane entwickelt sondern mussten immer wieder auftauchen um Luft schnappen, auch wenn sie wie Wale nur noch im Wasser, wäre es doch normalerweise von Vorteil wieder so eine Art Kiemen zu entwickeln. warum ist das Evolutionär nie passiert.

Weils die Evolution nicht gegeben hat.

@Flatterwesen
Ich würde mal vermuten dass es daran liegt, dass die Lungenatmung weitaus effizienter ist als die Kiemenatmung und Lebewesen, je größer sie sind, darauf angewiesen sind eine gewisse Sauerstoffsättigung im Blut aufrecht zu erhalten.

@kavinsky
Es gibt sie immer noch.

@DoctorThrax
Das ist eine Erklärung zumindestens bei grossen Tieren

@Flatterwesen
Ist aber zugegebenermaßen nur mein erster Gedanke, der mir so in den Kopf gekommen ist. Habe auf die Schnelle auch nicht wirklich was gefunden, was deine Frage beantworten würde. Aber ich finde die Frage spannend.

Nichts desto trotz muss man sagen, dass diese Tiere nunmal überlebt haben. Alleine daraus lässt sich ableiten, dass es auf jeden Fall nicht so sehr von Nachteil sein kann dass sie keine Kiemenatmung besitzen. Was wäre denn deiner Meinung nach der Vorteil der Kiemenatmung? Sie könnten tiefer tauchen.... aber das wars doch auch schon wieder.

@DoctorThrax
Ja, das ging mir auch durch, allerdings kann es bei der Grösse so ein Nachteil nicht sein. den es gab und gibt auch immer wieder grössere Tiere die auch über Kiemen atmen wie eben der Riesenhai, der Walhai, Megalodon, der weisse Hai und zahlreiche grosse Fische.

@Flatterwesen

Ich könnte mir vorstellen, dass die "Rückführung" noch nicht abgeschlossen ist. Also bestimmte Tiere irgendwann mal wieder nur Kiemen haben. Dauert halt.

Oder, ich habe in den letzten Tagen zufälligerweise einige Dokus über Apnoetauchen geschaut. Den Körper auf Luftanhalten zu trainieren geht wohl recht schnell (fand ich erstaunlich). Was die Menschen da Tauchen, hätte nie gedacht, dass sowas überhaupt möglich ist.
Eventuell ist es bei den Tieren ähnlich, es ist halt für deren Bedürfnisse ausreichend und gut. Deshalb hab es keine Entwicklung zurück zu den Kiemen.

Ein schönes Thema, ich hoffe es gehz nicht unter. Hier werde ich viel mitlesen.

@DoctorThrax
Herzlich Willkommen zurück.

Gab es überhaupt eine "Rückführung" ?
Ich denk eher,dass es eine parallele evolutionäre Entwicklung gegeben hat und die Tiere auf ihre spezielle und bestimmte Lebensanforderungen optimal angepasst wurden und daher eine parallele Weiterentwicklung statt eine sogenannte Rückführung.

@Flatterwesen
Die Atmung mit Kiemen hat einen hohen Energiebedarf.

Mit der Luftatmung entfällt der Energiebedarf durch die Kiemenventilation, die in sauerstoffarmem Wasser z. B. beim Karpfen 13–22 % der Gesamtenergie verzehren kann und mit zunehmender Sauerstoffverknappung problematisch wird.

Die Kiemenventilation ist nötig, damit genug Wasser durch die Kiemen fließt. Da der Sauerstoffbedarf eines Wales wahrscheinlich eher hoch ist (keine Zahlen dazu gefunden), würde die Kiemenventilation wohl zu viel Energie brauchen.

Selbst wenn sie möglich wäre, solange die Lungen-Variante überlebensfreundlicher ist, setzt sie sich durch. Und es scheint als wären die Tiere, die sich auf das Tauchen spezialisiert haben, erfolgreicher gewesen, als die, die wieder Kiemen entwickelt haben. Dabei müssen die Wale mit Kiemen nicht unbedingt alle gestorben sein. Sie müssen einfach nur als Partner unattraktiver gewesen sein.

Naja, Wale gibt es seit 40 Millionen Jahren und ich glaube kaum, dass einfach nur noch keine mit Kiemen zur Welt gekommen sind. Es wird Nachteile mit sich ziehen.

Flatterwesen schrieb:Dann gab es aber auch wiederrum Spezies die wieder zurück ins Meer sind wie etwa Wale, Delfine, Meeresschildkröten, Seeschlangen etc.

Klugscheißer on
Wale und Delfine sind das gleiche bzw. die Delfine gehören zu den Walen.
Klugscheißer off

Seeschlangen und Weichschildkröten sowie einige Amphibien können den Gasaustausch über ihre Haut abwickeln. (Also im Wasser). Die Moschusschildkröte hat soetwas ähnlcihes wie Kiemen: http://www.scienceticker.info/2010/06/01/schildkroeten-atmung-aufgeklaert/ (Archiv-Version vom 26.04.2016)

Wirklich interessante Frage. Habe mich auch sofort auf die Suche nach einer plausiblen Antwort gemacht, weil ich selber auch keine habe.

Unter nachfolgendem Link gibt es eine These, die eine Antwort geben könnte.

https://books.google.de/books?id=iDP94MOzGD0C&pg=PT238&lpg=PT238&dq=warum+entwickeln+wale+keine+kiemen&source=bl&ots=Cn5rbwtNKZ&sig=Ogyr6BD5wE9lqGrA1Qd9TziBBU8&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwix8vP0nM3NAhVMI8AKHa0BCk0Q6AEITzAH#v=onepage&q=warum%20entwickeln%20wale%20keine%20kiemen&f=false

Zusammengefasst: Wenn sich die Evolution erst einmal in die Richtung einer Spezialisierung aufgemacht hat, gibt wohl keinen Weg mehr zurück, der es erlaubt über einen zweiten Pfad eine andere Spezialisierung zu vollziehen. Das Beispiel der Wale wird hier genannt.

@Flatterwesen
Da stellt sich auch die Frage nach dem evolutionären Druck.
Wenn die Wale (Beispiel) mit ihrer Lungenatmung in ihrer ökologischen Nische hervorragend zurecht kommen, besteht kein wirklicher Selektionsvorteil in der Kiemenatmung.

Bevor ich mich aber um Kopf und Kragen rede rufe ich mal einen User hinzu, der sich da erheblich besser auskennt.
@Pan_narrans , übernehmen Sie?

@emanon @Flatterwesen
Ich kann da auch nur begründet raten. Es scheint mir einfach der Weg mit den wenigsten Zwischenschritten zu sein.

Von daher ist es auch wahrscheinlicher, dass bei Meeressäugern sich eine hocheffiziente Form des Lungenatmens (z.B. durch einen hohen Myoglobinspiegel im Blut) ausbildet, als dass sich durch Ausstellungen der Haut und Umbildung der Hautstruktur neue Kiemen entwickeln.

Außerdem scheint es mir auch, als wenn man so mit wenigen Änderungen schon gute Resultate bekommt.

@Pan_narrans

Aber hat nicht jeder Embryo in einem Stadium seiner Entwicklung einen Kiemenansatz? Den hat ein Mensch doch auch.
Dieser könnte sich doch beim Zeitpunkt des Entstehens weiter ausprägen und der Umweg wäre gar nicht so groß.
Fragt sich dann nur, was mit der noch folgenenden Lunge geschieht.

@eyecatcher
Jein. Das sind nicht wirklich Kiemenansätze, sie sind aber homolog dazu und stammen davon ab. Die Kiemenbögen und Schlundtaschen (aus denen bei Fischen Kiemen werden) werden bei uns später aber umgebildet. So wird aus der ersten Schlundtasche z.B. unser Gehörgang und unser Mittelohr gebildet oder aus der dritten Schlundtasche die Muskulatur und der Knorpel unseres Kehlkopfs.
Wenn die sich einfach nicht schließen, hat das extreme Auswirkungen auf unsere Entwicklung.

ich denke, die meeressaeuger sind entwicklungsgeschichtlich einfach zu "weit weg" von den kiemenatmern.

interessant sind grottenolme?. die machen zum einem keine metamorphose mehr durch und entwickeln keine augen mehr(aufgrund ihrer "umgebung").
durch gezielte hormongabe laesst sich aber eine metamorphose ausloesen und auch die augenentwicklung laesst sich wieder ankurbeln(durch licht).

aber das ist natuerlich kein vergleich zu den meeressaeugern;)

@neoschamane
Die Olme sind auch Entwicklungsgeschichtlich interessant, da sie wahrscheinlich die Überlebenden einer früher weiter verbreiteten Gruppe sind. Außer den Grottenolmen gehören nur noch die fünf amerikanischen Furchenlurcharten dazu.

Da ich im Sommer eh in Slowenien sein werde, überlege ich mir schon seit einiger Zeit, zu den Grottenolmen einen Abstecher zu machen.

ja, und schwer vom aussterben bedroht.
ihre regenerationsfaehigkeit scheint ja auch potential zu haben(forschung)

@Flatterwesen

Wale und andere Meeressäuger entwickeln deshalb keine Kiemen, weil einmal gefundene evolutionäre Lösungen fixiert werden. Der Übergang von Kiemenatmung zur Lungenatmung lässt sich nicht rückgängig machen, weil die Evolution gewissermaßen über die Kiemen hinaus gelangt ist, so dass aufgrund der Dolloschen Regel hier Fakten geschaffen wurden, hinter die man nicht mehr zurück kann.

Wikipedia: Dollosches Gesetz

So haben z. B. die Paarhufer und Unpaarhufer mit ihrer reduzierten Zehenzahl niemals mehr Arten mit wieder höherer Zehenzahl hervorgebracht. Zum Wasserleben übergegangene Säuger haben niemals wieder Kiemen ausgebildet, obwohl solche stets embryonal angelegt werden.

Dollos Gesetz umfasst nicht die Re-Evolution von teilweise ursprünglichen Strukturen oder weniger komplexen Mechanismen, wie z. B. der sekundäre Wassergang der Landwirbeltiere (Wale, Delfine). Des Weiteren bleibt auch die konvergente Entwicklung hin zu funktionell identischen Organen unberücksichtigt.

@BioGenEthiker
Sehr intressant danke

Gern geschehen. :)