Evolution des Lebens: Von der Entstehung der Erde bis zur Existenz des Menschen, Japan National Museum of Nature and Science

Seit ihren Anfängen vor rund vier Milliarden Jahren haben sich die Lebensformen aufgrund des fortschreitenden Prozesses der Anpassung an die Umwelt zunehmend verändert. Die Evolution beinhaltet einen endlosen Zyklus des Auftauchens und Aussterbens verschiedener Arten. Der Mensch, ein Teil der Säugetiergruppe, die nach dem Untergang der Dinosaurier florierte, hat dank überlegener Geschicklichkeit und überlegener Denkfähigkeit hochentwickelte Anpassungsfähigkeiten erlangt. Diese Anpassungsfähigkeit hat es den Menschen ermöglicht, ihre Reichweite auf alle Ecken der Erde auszudehnen. In dieser Ausstellung können Sie den Evolutionspfad nachvollziehen und lernen, wie sich Pflanzen und Tiere an die sich verändernde Umwelt angepasst haben.

Steine ​​und Mineralien
Die Erde besteht aus festen Teilchen, die im Weltraum treiben. Wie können wir das Zeitalter der Erde kennen? Die ursprünglichen festen Partikel, dh Mineralien, wurden durch die unaufhörliche Aktivität der Erde verändert. Meteoriten ohne diesen Effekt gelten jedoch als die besten Exemplare, um das Alter der Erde abzuschätzen. Aufgrund des radioaktiven Isotops, das auf Meteoriten datiert, wird die Bildung der Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren geschätzt.

Fossilien
Schichtbetten werden zu jeder Zeit in jeder Umgebung der Erde gebildet. Die Fossilien in den Betten sind der Beweis für die Geschichte der Umwelt und die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Basierend auf den Veränderungen fossiler Arten durch die geschichteten Schichten kann auf die Evolutionsgeschichte des Lebens wie Ursprung, Vielfalt und Aussterben geschlossen werden. Der weltweite geologische Zeitplan basiert auf dem Übergang der Fossilienbestände.

Aufzeichnungen über globale Umweltveränderungen
Rhythmische Veränderungen in der Erdumgebung werden häufig in den abwechselnden Schichten in klastischen Gesteinen sowie in den jährlichen Wachstumsstreifen aufgezeichnet, die in den Schalen oder Skeletten einiger Organismen auftreten. Zum Beispiel ermöglichen Änderungen der Artenzusammensetzung von Kieselalgen, die in sich fein abwechselnden Seesedimenten vorkommen, den Schluss zu ziehen, dass sich die Umgebung des Sees jährlich ändert, während Variationen der stabilen Sauerstoffisotopenverhältnisse der Carbonatschalen und -skelette von Weichtieren und Korallen Schätzungen zulassen der jährlichen und täglichen Veränderungen der Meeresumwelt. Diese Aufzeichnungen sind Schlüssel zum Verständnis der Wechselwirkung der Erdumgebungen mit den Organismen, die in ihnen leben.

Massensterben
In den letzten 600 Millionen Jahren wurde die Anzahl der biotischen Arten mindestens fünf Mal drastisch reduziert. Das Aussterben fand am Ende der Kreidezeit vor 65 Millionen Jahren statt. Sie wurden wahrscheinlich durch eine Kollision zwischen der Erde und einem asteroidengroßen Körper mit anschließender globaler Abkühlung verursacht. Das Aussterben am Ende der Perm-Periode vor 250 Millionen Jahren war die größte Lebenskrise aller Zeiten. Die endpermischen Auslöschungen dürften auf massive Vulkanausbrüche zurückzuführen sein, die mit der Fragmentierung des Superkontinents Pangaea und einer anschließenden Oxidation der Ozeane einhergingen.

Geosphäre-Biosphäre-Wechselwirkungen
Frühere globale Umweltveränderungen spielten eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Entwicklung, des Aussterbens und der Strahlung von Organismen. Kollisionen zwischen der Erde und Körpern in Asteroidengröße beeinträchtigten die Ökosysteme über mehrere Millionen Jahre hinweg erheblich. Die tektonische Umverteilung der Ozeane und Kontinente veränderte die Zirkulationssysteme sowohl in der Hydrosphäre als auch in der Atmosphäre. Die wiederholte eustatische Absenkung des Meeresspiegels während der Gletscherzeit beeinflusste flache marine Ökosysteme und ermöglichte transisthmische Wanderungen von Landorganismen.

Mikrofossilien
Sedimentgesteine, die sich am Grund von Ozeanen und Seen gebildet haben, enthalten oft winzige Fossilien. Diese Mikrofossilien bestehen aus den Resten kleiner planktonischer und benthischer Organismen, den Zähnen und Schuppen von Fischen sowie Pollen und Sporen. Derartige Mikrofossilien sind in Gesteinen weit verbreitet und werden verwendet, um Sedimentgesteinen Alter zuzuweisen und die früheren Umgebungen der Erde zu rekonstruieren.

Präkambrische Mikroorganismen
In der vorkambrischen Zeit, vor etwa 3 Milliarden Jahren, wurde die Biosphäre hauptsächlich von Bakterien und anderen Mikroorganismen dominiert. Infolge der photosynthetischen Aktivität dieser Mikroorganismen entwickelten sich Stromatoliten unter Freisetzung von Sauerstoff in den Ozean. Der freiwerdende Sauerstoff im Ozean verbindet sich mit Eisen zu bandförmigen Eisenformationen. Die meisten präkambrischen weichen Böden wurden mit Mikrobenmatten versiegelt, und heute sind Spuren ihrer Aktivitäten auf den Oberflächen von Gesteinen erkennbar.

Vendianisches Leben
Makroskopische Organismen traten erstmals im vendianischen Zeitalter (vor 650 bis 540 Millionen Jahren) der jüngsten präkambrischen Zeit auf. Diese fossilen Organismen sind weltweit in Gebieten wie Ediacara von Australien bekannt und sehen in ihrer Form seltsam aus. Einige Paläontologen haben darauf hingewiesen, dass viele der Vendian-Organismen einzigartige Körperstrukturen besitzen und zu einer unabhängigen Gruppe von Organismen (Vendobionta genannt) gehören, die heute mit keinem bekannten Organismus verwandt sind.

Seltsame Tiere in Burgess Shale und Chengjian Fauna
Bemerkenswerte fossile Biotas aus dem Kambrium (vor ca. 520 Millionen Jahren) wurden unter anderem aus dem Burgess Shale in British Columbia, Kanada, Schichten im Gebiet Chengjian, Provinz Yunnan, China, gewonnen. Viele dieser Fossilien, wie Anomalocaris, weisen andere Körperstrukturen auf als moderne Tiere. Solche fossilen Tiere erzählen uns ein Ereignis der Evolution in einer Art “Versuch und Irrtum” im Meer der Kambriumperiode.

Paläzoische Wirbellose
Zu Beginn des frühen paläozoischen Kambriums vor etwa 540 Millionen Jahren erlebten die Tiere eine “explosive Evolution”, und die meisten der heute bekannten Hauptlebensgruppen traten auf. Sie entwickelten sich während des Plaeozoikums auf verschiedene Weise und viele seltsam geformte Kreaturen wie das “Tully-Monster” lebten im Meer. Fast alle Tiere starben jedoch bis zum Ende des Paläozoikums aus.

Trilobiten im Paläozoikum
Der Trilobit, eine der Arthropodengruppen, hatte sich im frühen Paläozoikum stark diversifiziert. Die morphologischen Merkmale des Trilobiten sind recht unterschiedlich und einige von ihnen sind so eigenartig, dass sie beispielsweise gabelartige Kopfvorsprünge aufweisen. Aufgrund der starken Diversifikation im Vergleich zu den anderen Wirbellosen und der unterschiedlichen morphologischen Merkmale kann man sie als König des Paläozoischen Meeres bezeichnen. Wir sind jedoch weit davon entfernt, klar zu verstehen, wie solche Charaktere mit bestimmten Lebensgewohnheiten zusammenhängen. Sie sind nach dem Ende des Paläozoikums vor etwa 250 Millionen Jahren nicht mehr erhalten.

Evolution und Erfolg der Fische
Fossilen Aufzeichnungen zufolge erschienen die primitivsten Fische, die zuerst Wirbel erbeuteten, in der Frühkambriumperiode (vor etwa 530 Millionen Jahren). Zu Beginn hatten Fische keine Kiefer, aber als sie Kiefer erwarben, variierten die Fische schnell. In der Devon-Zeit traten nicht nur alle wichtigen taxonomischen Fischarten auf, sondern auch Amphibien. Im Laufe der Evolution haben Fische Kiefer, Skelette von Gliedmaßen und Lungen entwickelt, die es Nachkommen ermöglichten, ein Leben auf der Erde zu führen.

Herkunft der Säugetiere
Synapsiden und Reptilien entwickelten sich aus einer fortgeschrittenen Gruppe von Amphibien als gemeinsamen Vorfahren im späten Karbon (vor ca. 320 Millionen Jahren). Pelycosaurier, die frühen Mitglieder von Synapsiden, gelten als Vorfahren der Säugetiere, da Pelycosaurier eine Öffnung hinter der Augenhöhle am Schädel haben und dasselbe Merkmal auch am Schädel von Säugetieren zu sehen ist. Die Synapsiden entwickelten sich weiter und die wahren Säugetiere erschienen in der Spättrias (vor ca. 230 Millionen Jahren).

Mesozoische Säugetiere
Die Mehrzahl der mesozoischen Säugetiere hatte die Größe von Mäusen oder Ratten, war nachtaktiv und aß Würmer und Insekten. Blütenpflanzen traten in der frühen Kreidezeit (vor ca. 130 Millionen Jahren) auf, die Insekten, die Blumen bevorzugen, waren abwechslungsreich, und die primitiven Beuteltiere und Plazentalen, die am besten geeignete Zähne für Insektenfresser entwickelten, traten auf. Gegen Ende der Kreidezeit (vor 65 Millionen Jahren) erschienen primitive Huftiere und Primaten, die das Känozoikum regiert hätten.

Frühe Mammaks lebten in Wäldern
Zu Beginn des Känozoikums breiteten sich tropische und subtropische Wälder weltweit aus. Die Nischen in jenen Wäldern, die nach dem Aussterben der Dinosaurier leer wurden, wurden von den überlebenden Säugetieren besetzt, die sich schnell vergrößerten und diversifizierten. Auf dem Boden entwickelten sich primitive Huftiere, die Blätter und Wurzeln von Bäumen aßen, während sich primitive Primaten und Nagetiere auf den Bäumen abwechselten. Die Erde wurde in späteren Stadien kühler, neue Arten von Waldbewohnern tauchten auf.

Frühe Mammaks lebten in Wiesen und Trockengebieten
Seit Beginn des Oligozäns (vor ca. 34 Millionen Jahren) kühlte sich die Temperatur der Erde plötzlich und allmählich ab. Etwa zur gleichen Zeit begann das kontinentale Gebiet des mittleren Breitengrads mit trockenem Klima grün zu werden. Die Entwicklung eines solchen Grünlands veranlasste einige Perissodactyle, Artiodactyle und Nagetiere, Gruppen zu bilden, die das Grünland anpassten. In einem weiteren Trockengebiet tauchten Säugetiere wie Kamele auf, die in einer viel trockeneren Umgebung überleben können, und Säugetiere, die unter der Erde nisten.

Säugetiere von Inselkontinenten
In Südamerika, das lange Zeit von anderen Kontinenten isoliert war, entwickelten sich einzigartige Säugetiere. Beuteltiere und primitive Plazenta, die bereits Ende der Kreidezeit (vor 65 Millionen Jahren) in Südamerika existierten, sowie Nagetiere und Primaten, die am Ende des Eozäns (vor ca. 34 Millionen Jahren) einfielen, entwickelten sich in Südamerika einzigartig. Die meisten dieser Säugetiere starben jedoch unter dem Einfluss von Säugetieren aus Nordamerika aus, das vor etwa drei Millionen Jahren mit Südamerika in Verbindung gebracht wurde.

Graviportale Säugetiere
Unter den pflanzenfressenden Säugetieren wurden verschiedene Möglichkeiten entwickelt, um sich vor Fleischfressern zu schützen, wie z. B. schnelles Laufen, unterirdisches Gehen, Klettern auf Bäume und Überziehen von Körpern mit Rüstungen. Riesige Körper zu haben ist einer von ihnen. Das charakteristischste Merkmal der Evolution von Elefanten ist die Vergrößerung des Körpers und das zunehmende Gewicht. Das Skelett und die Zähne zeigten einzigartige Merkmale, die den schweren Körper stützen. In der geologischen Vergangenheit verteilten sich diverse fossile Elefanten auf allen Kontinenten mit Ausnahme von Australien und der Antarktis.

Fleischfressende Säugetiere
Da sich die pflanzenfressenden Säugetiere nach dem Ende der Kreidezeit schnell diversifizierten, entwickelten sich auch die fleischfressenden Säugetiere schnell. Die typischen Fleischfresser sind die noch vorhandenen Fleischfresser, aber ausgestorbene Kreodonten waren während des frühen Känozoikums eher vorherrschend. Die Mesonichiden, die den Vorfahren der Wale irgendwie nahe stehen, waren ebenfalls fleischfressend. In Südamerika wurden einige Beuteltiere fleischfressend und zeigten eine konvergente Entwicklung mit echten Fleischfressern.

Sekundäre Anpassung von Tetrapoden an das Leben im Wasser
Sauropsida und Synapsida, die aus Amphibien des letzten Paläozoikums hervorgegangen sind, erweiterten bald ihre Lebensräume an Land, obwohl einige wieder zu Wasser zurückkehrten. Mesozoic Era aquatic reptiles und Cenozoic Era aquatic mammals entwickelten sich auf verschiedenen Wegen zu ähnlichen äußeren Erscheinungsformen. Über einen Zeitraum von zweihundert Millionen Jahren fand in Unterwasserumgebungen eine konvergente Evolution in großem Maßstab statt.

Die Vorläufer der aquatischen Säugetiere
Zu Beginn des Känozoikums tauchten Säugetiere auf, die sich am Rande der Gewässer niederließen und in den Ozean zurückkehrten. Auslöser für diesen Übergang waren die Fülle an Nahrungsmitteln rund um das flache Tethys-Meer, die durch Kontinentalverschiebungen entstanden, und die Verfügbarkeit leerer Nischen nach dem Massensterben der großen aquatischen Reptilien am Ende der Kreidezeit.

Annäherung an das Leben im Wasser
Während die Evolution von Reptilien und Säugetieren an Land eine Diversifizierung der Nachkommen von ähnlich geformten Vorfahren sah, fand eine konvergente Evolution in Gewässern statt, in denen ähnlich geformte Nachkommen von unterschiedlich geformten Vorfahren stammten. Dieser Prozess erfolgte durch Anpassung an die Ernährung und die Mobilitätsmittel. Ein Vergleich der aquatischen Reptilien aus dem Mesozoikum und der aquatischen Säugetiere aus dem Cenozoikum zeigt eine überraschende Ähnlichkeit in der Körperform.

Ein gigantisches Meeresreptil
Schauen Sie auf die Galerie zurück, auf dem Boden direkt vor Ihnen befindet sich der Teilschädel des riesigen Ichthyosauriers. 1997 schlossen sich Paläontologen des National Science Museum einem internationalen Team an, um den Schädel freizulegen. Es dauerte vier Sommer Feldforschung, um alle Fossilien auszugraben. Dieser große Ichthyosaurier mit einer Gesamtlänge von 21 Metern lebte vor etwa 220 Millionen Jahren im Meer. Es ist nicht nur der größte Ichthyosaurier, sondern auch das größte Meeresreptil, das jemals in der Wissenschaft bekannt war. Die Wissenschaft untersucht die ökologischen und ökologischen Faktoren, die es Ichthyosauriern ermöglichten, eine solche Größe zu erreichen.

Tauchvögel
Vögel entwickelten sich aus Dinosauriern im späten Jura. Während der Kreidezeit gaben einige Vögel das Fliegen ganz auf, um im Meer zu leben. Diese Vögel hatten einen torpedoförmigen Körper mit reduzierten Vorderbeinen. Sie benutzten ihre Füße zum Schwimmen. Diese Gruppe starb gegen Ende der Kreidezeit aus, aber viele andere Meeresvögel entwickelten sich aus verschiedenen Abstammungslinien im Känozoikum. Obwohl die Seevögel von verschiedenen Ursprüngen abstammen, wurden sie im Laufe der Zeit bemerkenswert ähnlich. Schauen Sie sich Pinguine an, um ein lebendiges Beispiel für diesen Evolutionsprozess zu sehen.

Fliegende Tetrapoden
Mindestens drei Gruppen von Tetrapoden gelang es, zu unterschiedlichen prähistorischen Zeiten zu unterschiedlichen Zeiten zu fliegen. Diese sind in der Reihenfolge des Auftretens: Flugsaurier; Vögel & Fledermäuse. Jede Gruppe entwickelte einen großen Flügel mit einzigartig unterschiedlicher Struktur. Zum Beispiel stützten die Flugsaurier einen großen Flügel, der hauptsächlich aus einer einzigen Ziffer bestand, die aus einem extrem langgestreckten vierten Finger bestand. Vögel stützen jedoch ihre Flügel mit einer einzelnen Ziffer, die aus der Fusion der Knochen von drei Fingern hervorgegangen ist. Fledermausflügel bestehen aus vier oder fünf länglichen Ziffern.

Menschliche Evolution

Primaten-Ecolution
Nach dem Aussterben der Dinosaurier vor etwa 65 Millionen Jahren gab es eine große Anzahl von Säugetieren. Eine Gruppe von Säugetieren, die Primaten, entwickelten einen baumartigen Lebensstil, der in Bäumen lebte. Wir Menschen sind auch Primaten, und viele unserer Merkmale, wie das stereoskopische Sehen (das in drei Dimensionen sehen kann), die Greifhände (das Greifen) und das erweiterte und komplexe Gehirn, zeigen, dass unsere Vorfahren einst an ein Baumbewuchs angepasst waren Umgebung.

Die Entwicklung der Australopitecines und der heutigen Arten
Vor ungefähr 6 Millionen Jahren haben sich die Menschen in Afrika von einem gemeinsamen Vorfahren getrennt, der mit Schimpansen geteilt wurde. Die ersten Menschen, die Australopithecines oder zeitgenössischen Arten, standen aufrecht auf zwei Beinen und stiegen von den Bäumen herab, um ihren Lebensraum auf wettbewerbsfähige terrestrische Umgebungen auszudehnen. Zu diesem Zeitpunkt waren ihre Beine jedoch kurz und ihr Gehirn noch klein. Während der nächsten 4 Millionen Jahre setzten die Menschen ihre Entwicklung in Afrika fort.

Die Entwicklung des frühen Homo

Rekonstruktion alter Menschen
Wie können wir die Körper und Gesichter alter Menschen rekonstruieren, die keiner von uns getroffen hat? Fossilien und Steinwerkzeuge, die während langjähriger Ausgrabungen erhalten wurden, werden auf der Grundlage anatomischer und archäologischer Erkenntnisse verglichen und physikalische Eigenschaften und kulturelle Fähigkeiten geschätzt. Mit der weiteren Nutzung unserer Vorstellungskraft können wir zu praktikablen Rekonstruktionen gelangen.

Die Evolution und weltweite Expansion des modernen Menschen
Die Art, zu der wir alle gehören, Homo sapience, ist nach 200.000 Jahren aus dem archaischen Homo in Afrika hervorgegangen. Wiederholte technologische Erfindungen, die auf den komplexen kognitiven Fähigkeiten von H. sapiens beruhten, ermöglichten die Überwindung kalter, trockener und anderer rauer Umgebungen und führten zu einer raschen Expansion auf der ganzen Welt. In diesem Abschnitt können Sie die Geschichte von H. sapiens vor dem Aufstieg der städtischen Zivilisation selbst erleben.

Die Expansion des modernen Menschen: wieder raus aus Afrika
Homo sapiens hat mit seiner großen Erfindungsgabe schnell ein fortschrittliches Lebensumfeld entwickelt, das auf der Weitergabe von Entdeckungen und Erfindungen an nachfolgende Generationen basiert. Wann und wie erschienen solche Fähigkeiten, die von modernen Menschen geteilt wurden, im menschlichen Evolutionsprozess? Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen lassen vermuten, dass sie sich vor 200.000 bis 50.000 Jahren erstmals in Afrika entwickelt haben.

Die Expansion des modernen Menschen: nach Eurasien
Vor 1,8 Millionen Jahren zogen die Menschen von Afrika nach Eurasien, doch lange Zeit war ihre Verbreitung auf die unteren und mittleren Breiten beschränkt. Im Gegensatz dazu waren die Ausbreitungen des Homo Sapiens, die vor 500.000 Jahren begannen, in Umfang und Geschwindigkeit sehr unterschiedlich. Wie haben sich unsere Vorfahren an die verschiedenen Umgebungen auf der ganzen Welt angepasst?

Die Expansion des modernen Menschen: nach Ozeanien
Große Weiten des Ozeans erstrecken sich zwischen den Landgebieten Eurasiens und Ozeaniens. Vor ungefähr 500.000 Jahren begann der Homo Sapiens, diesen Ozean zu überqueren, höchstwahrscheinlich in raftähnlichen Booten. Die maritime Technologie hat sich im Laufe der Zeit weiterentwickelt, und es wurde eine Technologie für Reisen in ferne Ozeane entwickelt, die es den Menschen ermöglicht, 13.000 km über den gesamten Südpazifik zu erstrecken.

Die Expansion des modernen Menschen: in den Norden Eurasiens
Vor rund 40.000 Jahren, als sich das Eisklima vorübergehend abschwächte, begann sich das Siedlungsgebiet des Homo sapiens in nördliche Regionen auszudehnen, die zuvor nicht von Menschen bewohnt waren. Trotz späterer Klimaveränderungen erreichten die Menschen die Tiefen Sibiriens und überquerten vor 10.000 Jahren einige über Alaska nach Amerika.

Die Expansion des modernen Menschen: nach Amerika
Der amerikanische Kontinent erstreckt sich über 14.000 km von Norden nach Süden und durch ein breites Spektrum natürlicher Umgebungen, von den Polen bis zu den Ebenen, von Wüsten bis zu hohen Bergen und von borealen und gemäßigten bis zu tropischen Regenwäldern. Diese vielfältigen Umgebungen scheinen jedoch für die ersten Menschen, die vor 10.000 Jahren nach Nordamerika kamen und sich rasch auf den Boden Südamerikas ausbreiteten, nur wenige Probleme zu bereiten.

Nationalmuseum für Natur und Wissenschaft, Japan
Das 1877 gegründete Nationalmuseum für Natur und Wissenschaft verfügt über eine der reichsten Geschichten aller Museen in Japan. Es ist Japans einziges national verwaltetes umfassendes Wissenschaftsmuseum und ein zentrales Institut für natur- und technikgeschichtliche Forschung.

Jede Etage des Nationalen Natur- und Wissenschaftsmuseums ist nach einem einheitlichen Thema organisiert, das von der reichen und hochwertigen Sammlung von Originalexemplaren des Museums bestimmt wird. Die Exponate auf jeder Etage arbeiten zusammen, um eine Botschaft zu vermitteln, die sich wiederum auf die übergeordnete Botschaft der ständigen Exponate „Menschen im Zusammenleben mit der Natur“ bezieht. Indem das Museum diese Themen klar und systematisch präsentiert, ermutigt es die Besucher, darüber nachzudenken, worüber sie sich Gedanken machen Wir können die Umwelt schützen, in der sich alle Lebewesen befinden, und eine Zukunft des harmonischen Zusammenlebens von Mensch und Natur schaffen.

Die Japan Gallery ist unter dem Motto „Die Umwelt des japanischen Archipels“ organisiert und bietet Exponate über die Natur und Geschichte des japanischen Archipels, den Entstehungsprozess der modernen japanischen Bevölkerung und die Geschichte der Beziehungen zwischen den Japanern Menschen und Natur.

Das Thema der Global Gallery ist “Die Geschichte des Lebens auf der Erde”, die die tiefen Wechselbeziehungen zwischen den verschiedenen Lebewesen der Erde, die Evolution des Lebens als Umweltveränderung, die einen Zyklus der Speziation und des Aussterbens antreibt, und die Geschichte des menschlichen Einfallsreichtums untersucht.