Exploring Our Fluid Earth

Was ist ein Reptil?

Reptilien sind eine Gruppe von Wirbeltieren mit trockener schuppiger Haut und harten Knochenskeletten. Beispiele für Reptilien sind Schildkröten, Eidechsen, Schlangen und Krokodile (Abb. 5.21). Biologen betrachten derzeit Vögel als eine Art von Reptilien. Reptilien sind eine vielfältige Gruppe von Tieren, zu der fast 10 000 Arten gehören, Vögel nicht mitgerechnet. Sie sind an ein Leben in einer Vielzahl von Umgebungen angepasst. Die meisten Reptilienarten leben auf dem Land, aber viele leben auch in Süßwasser oder im Meer. 186 Millionen Jahre lang – von vor etwa 252 bis 66 Millionen Jahren – waren Reptilien die vorherrschenden Landtiere auf der Erde. Dinosaurier und andere ausgestorbene Reptiliengruppen gediehen während des Mesozoikums, das auch als das Zeitalter der Reptilien bekannt ist.

Beweise für gemeinsame Vorfahren und Vielfalt

Der letzte gemeinsame Vorfahre aller Säugetiere und Reptilien (einschließlich Vögel) entwickelte sich vor etwa 350 bis 300 Millionen Jahren aus Amphibien (Abb. 5.22). Die dicke schuppige Haut war eine von mehreren Anpassungen, die es den Reptilien ermöglichten, an Land zu überleben und die Amphibien als dominierende Landwirbeltiere auf der Erde abzulösen.

Moderne Reptilien werden durch fünf allgemeine Gruppen repräsentiert: Schildkröten, Eidechsen, Schlangen, Krokodile und Vögel. Obwohl Vögel heute weithin als eine Art von Reptilien angesehen werden, werden sie separat in Vögel behandelt.

Schildkröten

Schildkröten (Ordnung Testudines) sind vierbeinige Reptilien mit einem harten Knochenpanzer, der ihren Rumpf bedeckt. Der Panzer besteht aus zwei Teilen (Abb. 5.23). Der Carapax ist die obere oder dorsale Seite des Panzers. Das Plastron ist die flachere untere, oder ventrale Seite des Panzers. Schildkrötenarten unterscheiden sich stark in ihrer Ernährung und ihren Lebensräumen. Sie fressen Pflanzen, wirbellose Tiere und Fische. Viele Schildkrötenarten haben sich an eine aquatische Lebensweise in Süßwasser-, Brackwasser- und Meereshabitaten angepasst (Abb. 5.23 B, C und D). Andere Arten, darunter mehrere Schildkrötenarten, können in rauen Wüstengebieten überleben (Abb. 5.23 A). Der Begriff Schildkröte wird verwendet, um einige nicht schwimmende Landschildkröten zu beschreiben.

Marine oder Meeresschildkröten bilden eine einzige Gruppe (Überfamilie Chelonioidea; Abb. 5.24). Die Lederschildkröte (Dermochelys coriacea) ist mit einem Gewicht von bis zu 700 Kilogramm (kg) und einer Gesamtlänge von 2,2 Metern (m) die größte lebende Schildkrötenart der Welt (Abb. 5.24 D). Meeresschildkröten kommen in allen Meeresbecken vor, mit Ausnahme der kalten Polarregionen. Sie ernähren sich im Allgemeinen von Quallen, Schwämmen, Krustentieren, Seegräsern und Makroalgen.

Schlangen

Schlangen (Unterordnung Serpentes) sind beinlose Reptilien mit schlanken, länglichen Körpern (Abb. 5.25). Alle Schlangen sind reine Fleischfresser. Sie fressen andere Reptilien, Vögel, kleine Säugetiere, Fische und Insekten. Die meisten Schlangen sind Landtiere und leben in Lebensräumen, die von Wüsten bis zu Regenwäldern reichen. Einige Arten haben sich jedoch an das Leben im Wasser angepasst. Die großen und berüchtigten Anakonda-Schlangen (Eunectes spp.) leben hauptsächlich in Süßwassersümpfen und langsam fließenden Flüssen. Sie sind auch als „Wasserboas“ bekannt.

Alle Seeschlangen (Unterfamilie Hydrophiinae) haben gemeinsame Vorfahren mit mehreren anderen Giftschlangenarten wie Kobras und Mambas.

Funde aus dem Bereich der evolutionären Entwicklungsbiologie (informell als „Evo-Devo“-Biologie bekannt) haben gezeigt, dass Schlangen ihre Gliedmaßen im Laufe der Evolution sekundär verloren haben. Sekundärer Verlust ist die evolutionäre Rückkehr eines Merkmals zu seinem ursprünglichen Zustand. Beinlose Schlangen haben sich aus echsenähnlichen Vorfahren mit Beinen entwickelt, ähneln aber oberflächlich betrachtet eher früheren Vorfahren wie Aalen oder Fischen. Schlangen sind am engsten mit Eidechsen (Ordnung Squamata) verwandt und nicht mit den anderen Reptiliengruppen.

Eidechsen

Eidechsen (Unterordnung Lacertilia) sind Reptilien mit meist vier Beinen (Abb. 5.26). Einige Eidechsengruppen haben unabhängig voneinander gliedmaßenlose Körperformen entwickelt und ähneln oberflächlich gesehen den Schlangen. Das Größenspektrum der Eidechsen reicht vom winzigen 16 Millimeter langen Zwerggecko (Sphaerodactylus ariasae) bis zum drei Meter langen Komodowaran (Varanus komodoensis). Sie kommen auf allen Kontinenten der Erde vor, mit Ausnahme der Antarktis. Im Gegensatz zu anderen Wirbeltiergruppen ist es den Eidechsen weitgehend gelungen, kleine, abgelegene Inseln zu besiedeln.

Krokodile

Krokodile (Ordnung Crocodilia) sind große Wasserreptilien mit dick geschuppter Haut, langen Schwänzen und abgeflachten Köpfen. Beispiele sind Krokodile, Alligatoren und Kaimane (Abb. 5.27). Alle Krokodile sind räuberische Fleischfresser, die sich hauptsächlich von Fischen, Weichtieren, Krustentieren, Vögeln und Säugetieren ernähren. Das Salzwasserkrokodil (Crocodylus porosus; Abb. 5.27 B) ist mit einer Länge von bis zu sieben Metern und einem Gewicht von 1.200 Kilogramm das größte lebende Reptil. Es gibt 23 Krokodilarten auf der Erde, meist in warmen tropischen Klimazonen.

Ausgestorbene Reptilien

Viele Gruppen von Großkörperreptilien beherrschten die terrestrischen und aquatischen Lebensräume der Erde während des Mesozoikums, vor etwa 252 bis 66 Millionen Jahren. Abbildung 5.28 zeigt einige Beispiele für das Leben während des Mesozoikums. Die bekannteste Gruppe dieser alten Reptilien sind wahrscheinlich die Dinosaurier. Dinosaurier sind eine vielfältige Gruppe von Landreptilien, die meist sehr groß sind (Abb. 5.28 B). Schulkinder auf der ganzen Welt kennen Dinosaurier unter ihren komplexen wissenschaftlichen Namen wie Tyrannosaurus rex, Stegosaurus sp., Triceratops sp, Die meisten Arten starben am Ende des Mesozoikums vor etwa 66 Millionen Jahren aus, aber eine Gruppe von Dinosauriern hat bis heute überlebt: die Vögel.

Im Mesozoikum beherrschten auch alte Reptilien den Himmel der Erde. Pterosaurier entwickelten die Fähigkeit zu fliegen unabhängig von anderen fliegenden Tieren (z. B. Insekten, Vögel und später Fledermäuse). Im mesozoischen „Zeitalter der Reptilien“ gab es auch mehrere Gruppen großer räuberischer Meeresreptilien, die mit paddelartigen Fortsätzen schwimmen konnten. Ichthyosaurier ähneln großen modernen Delfinen (Abb. 5.28 D und 5.29 B). Plesiosaurier hatten vier große Flossen, breite flache Körper und lange Hälse (Abb. 5.29 C). Weitere Beispiele für ausgestorbene Meeresreptilien sind Mosasaurier, Nothosaurier, Thalattosaurier und Placodonten (Abb. 5.29). Während die Dinosaurier im Mesozoikum die terrestrische Umwelt der Erde beherrschten, beherrschten diese verschiedenen marinen Reptiliengruppen den Weltozean.

Meeresreptilien

Es gibt etwa 70 existierende Reptilienarten, die an die Meeresumwelt angepasst sind.

Alle Meeresreptilien müssen Luft atmen und haben Anpassungen entwickelt, um lange Zeit unter Wasser zu überleben. Die Lederschildkröte (Dermochelys coriacea) kann ihren Atem unter Wasser mehr als zwei Stunden lang anhalten. Auch Meeresreptilien müssen ihre Körpertemperatur regulieren, was sie oft durch Sonnenbäder an Land oder in der Nähe der Wasseroberfläche tun.

Es gibt sieben Arten von Meeresschildkröten: die Grüne Meeresschildkröte (Chelonia mydas), die Unechte Karettschildkröte (Caretta caretta), die Kemp’s Ridley (Lepidochelys kempii), die Oliv-Ridley-Schildkröte (Lepidochelys olivacea), die Echte Karettschildkröte (Eretmochelys imbricata), die Flachrückenschildkröte (Natator depressus) und die Lederschildkröte (Dermochelys coriacea). Die Diamantschildkröte (Malaclemys terrapin) gedeiht in Brackwasser (Abb. 5.23 D), wird aber nicht wie die sieben oben genannten Meeresschildkrötenarten als marin angesehen. Meeresschildkröten kommen in allen Meeresbecken vor, mit Ausnahme der kalten Polarregionen. Die Lederschildkröte (Abb. 5.24 D) kommt vor allem im offenen Ozean weit weg von der Küste vor, aber alle Meeresschildkröten müssen zur Eiablage an Land zurückkehren. Sie ernähren sich im Allgemeinen von Quallen, Schwämmen, Krustentieren, Seegräsern und Makroalgen.

Es gibt 62 Arten von Seeschlangen, die eng mit den Kobras der Unterfamilie Hydrophiinae verwandt sind (Abb. 5.25 C und D). Alle Seeschlangen sind hochgiftig, greifen aber nur selten Menschen an, es sei denn, sie werden provoziert.

Der Meeresleguan (Amblyrhynchus cristatus) ist die einzige lebende Meeresechse (Abb. 5.26 D). Diese Art ernährt sich hauptsächlich von submersen Makroalgen und kommt nur auf den Galapagos-Inseln vor.

Einige Krokodilarten leben in Brackwasser, aber keine wird als wirklich marin angesehen. Sowohl das treffend benannte Salzwasserkrokodil (Crocodylus porosus; Abb. 5.25 B) als auch das Amerikanische Krokodil (Crocodylus acutus) bewohnen Strände, Flussmündungen, Salzwiesen, Mangrovensümpfe und Küstenlagunen, wagen sich aber nur selten auf das Meer hinaus.

Aufbau und Funktion

Alle Reptilien haben ein Atmungssystem mit Lunge, ein hartes Knochenskelett (Abb. 5.29 D) und eine dicke, trockene, mit Schuppen bedeckte Haut (Abb. 5.30). Die dicke schuppige Haut verschaffte den Reptilien gegenüber den Amphibien einen evolutionären Vorteil für das Überleben an Land unter trockenen Bedingungen. Reptilienschuppen bestehen aus einem faserigen Protein namens Keratin. Keratin findet sich auch in Hörnern, Krallen, Schildkrötenpanzern, Vogelfedern und Säugetierhaaren.

Wie Amphibien sind alle Reptilien Tetrapoden. Während die meisten Tetrapoden vier Gliedmaßen haben, sind Schlangen und beinlose Eidechsen Beispiele für Tetrapoden ohne Gliedmaßen. Diese Arten haben ihre Gliedmaßen sekundär verloren, was bedeutet, dass ihre jüngsten evolutionären Vorfahren Gliedmaßen hatten. Schlangen und beinlose Eidechsen entwickelten schlanke Körperformen, da diese für das Überleben in bestimmten Lebensräumen und unter bestimmten Bedingungen von Vorteil waren.

Andere Reptilien haben spezialisierte Gliedmaßen entwickelt. Meeresschildkröten sowie alte Reptilien wie Ichthyosaurier und Plesiosaurier entwickelten paddelförmige Gliedmaßen, mit denen sie sich effizient im Wasser bewegen konnten. Ausgestorbene Pterosaurier (Abb. 5.28 C) und moderne Vögel haben flügelförmige Vordergliedmaßen entwickelt, die den Flug ermöglichen.

Anpassungen

Reptilien haben mehrere Anpassungen entwickelt, die es ihnen ermöglichten, fast 250 Millionen Jahre lang, bis zum Aussterben der Dinosaurier und dem Aufkommen der Säugetiere, die dominierenden Landwirbeltiere der Erde zu werden. Die wohl wichtigste dieser Anpassungen war die Entwicklung des Fruchtwassereis. Im Gegensatz zu den Eiern von Amphibien und Fischen waren die von Reptilien gelegten Eier an eine Vielzahl von Bedingungen auf dem Land angepasst. Diese amniotischen Eier enthalten einen Embryo, der von einer schützenden Fruchtblase und Schale umgeben ist. Abbildung 5.32 zeigt, dass die Entwicklung des Amnion-Eis den Reptilien im Gegensatz zu den Amphibien das Überleben in einer Vielzahl von trockenen terrestrischen Lebensräumen ermöglichte. Das Amnion oder die Fruchtblase ist ein wasserdichtes, flüssigkeitsgefülltes Gewebe, das den sich entwickelnden Embryo ernährt und ihn vor dem Austrocknen schützt.

Eine weitere wichtige Anpassung, die es den Reptilien ermöglichte, in terrestrischen Umgebungen zu überleben, ist die dicke, schuppige Haut, die alle Reptilien haben (Abb. 5.30). Dadurch konnten Reptilien nicht nur in terrestrischen Umgebungen überleben, sondern auch unter den trockensten Bedingungen.

Energieerwerb

Lebende Organismen benötigen Energie zum Überleben. Alle Schlangen und Krokodile sind Raubtiere, die ihre Energie von anderen Tieren beziehen. Zu ihren Beutetieren gehören zum Beispiel kleinere Reptilien, Vögel, Insekten, Fische und kleine Säugetiere. Einige Schlangen, wie Klapperschlangen, Vipern und alle Seeschlangen, injizieren ihrer Beute beim Biss ein tödliches Gift. Krokodile sind im Allgemeinen Raubtiere, die aus dem Hinterhalt angreifen – sie verstecken sich im flachen Wasser und überraschen ihre Beute mit kräftigen Bissen.

Eidechsen und Schildkröten ernähren sich sehr unterschiedlich. Die meisten Eidechsenarten ernähren sich von kleinen wirbellosen Tieren wie Insekten und Spinnen. Leguane, einschließlich des Meeresleguans, ernähren sich von Pflanzen. Meeresleguane tauchen mit ihren langen, kräftigen Schwänzen zum Meeresboden, wo sie Makroalgen oder Seetang abweiden. Meeresschildkröten ernähren sich im Allgemeinen von Quallen, Schwämmen, Krustentieren, Seegras und Makroalgen.

Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung

Fast alle Reptilienarten erzeugen ihre Nachkommen durch sexuelle Fortpflanzung. Männliche Reptilien befruchten weibliche Eier von innen. Die meisten Reptilien bringen ihre Jungen durch extern abgelegte Eier zur Welt. Diese amniotischen Eier haben in der Regel eine weiche lederartige Schale oder eine harte Schutzhülle. Alle Meeresschildkröten müssen an Land zurückkehren, um an Sandstränden Nester zu graben. Die meisten Arten kehren zu denselben Küsten zurück, an denen sie geboren wurden.

Im Gegensatz zu Amphibien haben Reptilien keine Larvenstadien. Frösche, die gerade geschlüpft sind, erscheinen als Kaulquappenlarve mit einem langen Schwimmschwanz und ohne Gliedmaßen. Kaulquappen machen schließlich eine Metamorphose durch, um sich in erwachsene Frösche zu verwandeln. Im Gegensatz dazu wächst eine frisch geschlüpfte Meeresschildkröte einfach heran und wird erwachsen, ohne ihre Form dramatisch zu verändern.

Elterliches Pflegeverhalten ist bei Reptilien selten, mit Ausnahme von Vögeln und Krokodilen. Krokodilweibchen bewachen ihre Nester nicht nur vor potenziellen eierfressenden Räubern, sondern helfen auch ihrem Nachwuchs (Abb. 5.33).

Verhalten

Reptilien zeigen eine breite Palette von Verhaltensweisen als Reaktion auf andere Organismen und ihre Umwelt. Eines der wichtigsten Dinge, die Reptilien durch ihr Verhalten erreichen, ist die Regulierung ihrer inneren Körpertemperatur.

Thermoregulation ist die Fähigkeit, die Körpertemperatur innerhalb eines lebenden Organismus zu kontrollieren. Die Aufrechterhaltung einer angemessenen Körpertemperatur ist wichtig für den Stoffwechsel, die Fortbewegung und viele zelluläre Prozesse in lebenden Organismen. Zur Erinnerung: Alle lebenden Amphibien und Reptilien sind ektotherm oder „kaltblütig“. Ektotherme Tiere sind nicht in der Lage, ihre Körperwärme selbst zu erzeugen und zu erhalten. Sie müssen Wärme aus ihrer Umgebung absorbieren. Reptilien erhöhen oft ihre Körpertemperatur, indem sie sich in der Morgendämmerung in der Sonne sonnen oder in der Abenddämmerung auf warmen Felsen ausruhen. Sie können ihre Körpertemperatur senken, indem sie sich unter der Erde, im Wasser oder im Schatten verstecken. Einige Reptilien sind sogar in der Lage, ihre Körpertemperatur zu regulieren, indem sie ihre Hautfärbung ändern. Sowohl Amphibien als auch Reptilien regulieren ihre Körpertemperatur durch ihr Verhalten. Im Gegensatz dazu sind endotherme Tiere in der Lage, ihre Körpertemperatur durch interne chemische Reaktionen bei der Verdauung der Nahrung aufrechtzuerhalten. Beispiele für endotherme Tiere – auch „warmblütige“ Organismen genannt – sind Säugetiere und Vögel. Alle lebenden Amphibien, Eidechsen, Schildkröten, Schlangen und Krokodile sind ektotherm.