Systematik

Die Systematik umfaßt ein Gebiet der Zoologie, das viel größer und interessanter ist, als der etwas staubige Begriff vermuten läßt. Dieses Arbeitsgebiet wird von manchen Wissenschaftlern auch als "Spezielle Zoologie" oder etwas altmodisch auch die "Wissenschaft von der Vielgestaltigkeit der Tiere" bezeichnet. Natürlich ist die Systematik keine zoologische Erscheinung, in der Botanik (und auch in nichtbiologischen Bereichen) wird dieser Begriff ebenfalls verwendet, und das nicht nur deswegen, weil es im Wesen des Menschen liegt, Dinge zu ordnen und zu benennen, sondern weil eine Erforschung der großen Zahl von Objekten ungegliedert unmöglich wäre. Und um eine große Zahl handelt es sich: Etwa 1,5 Mio. bekannte Tierarten gibt es mittlerweile auf unserem Planeten, die Dunkelziffer der noch unbekannten Tierarten schätzen manche Zoologen jedoch auf bis zu 30 Mio.! Ganz zu schweigen von den vielleicht 500 Mio. oder mehr ausgestorbenen Arten... . Nun wird wohl jeder Skeptiker eingesehen haben, wie nötig eine Einteilung in Gruppen (Klassifikation) im Tierreich ist.

Als Begründer der Systematik gilt Aristoteles, der die ihm bekannten Tierarten (etwa 500) nach anatomischen und biologischen Merkmalen ordnete. Seine Ordnung hat mit der heutigen sehr wenig gemein, das gilt aber auch für viele weitere derer, die nach ihm kamen. Ein Kriterium war beispielsweise die Gestalt der Lokomotionsorgane (Flügel, Flossen...), die im Prinzip eine Einteilung nach Lebensräumen war. Nachdem im 16. und 17. Jahrhundert die Zahl der Tierarten durch die Entdeckungsreisen stark angestiegen war und die Kenntnisse aufgrund neuer Methoden (z.B. Mikroskop) immer besser wurden, hatte das alte System ausgedient und ein neues mußte her. Carl von Linné war der erste, der das Tierreich nicht nach Lebensräumen, sondern nach morphologischen Merkmalen einteilte (Säugetiere, Vögel usw.). Auch seine Ordnung wurde noch vielfach korrigiert, erhalten sind jedoch die meisten der Großgruppen und insbesondere die Methode der Klassifikation; Herr von Linné war nämlich derjenige, der die binominale Nomenklatur einführte, nach der jedem Lebewesen ein Gattungs- und ein Artname und somit ein Platz im System zugewiesen werden kann. Es heute selbstverständlich für uns, daß wir mehrere Arten zu einer Gattung und mehrere Gattungen zu einer Familie zusammenfassen, doch der hierarchische Aufbau des Systems wurde ebenfalls erst von Carl von Linné entwickelt.

Im Laufe der Zeit näherten sich die Systeme immer mehr dem heutigen an. Doch auch die Beständigkeit des Linné'schen Systems kann nicht darüber hinwegtäuschen, daß zwar Unterschiede in den Verwandtschaftsverhältissen und Rangunterschiede zwischen den Arten erkannt wurden, aber über die Ursachen noch nichts bekannt war (verantwortlich war mal wieder der Schöpfer, Fossilien erklärte man sich z.B. mit häufigen Katastrophen, die die Tiere aussterben ließen...).

Mit Darwins Publikation über den Ursprung der Arten ("On The Origin Of Species...", 1859) gerieten dann nicht nur Schöpfungsgeschichte und Weltbild ins Wanken, sondern auch die Systematik mußte aus ganz neuer Sicht betrachtet werden: Nicht mehr länger waren die Arten konstant, wovon die meisten Wissenschaftler wie z.B. Cuvier noch 1830 fest überzeugt waren. Denn nun kam der Zeitfaktor hinzu, der das Wissen über die Vielgestaltigkeit der Tiere auf die Kenntnis der rezenten Arten zusammenschrumpfen ließ; was viel Ungewißheit aber auch viele neue Möglichkeiten brachte. Die Vorarbeit zum Sieg der Evolutionstheorie leisteten jedoch schon die frühen Evolutionisten wie Lamarck und Saint-Hillaire, denen als Ersten klar geworden war, daß alle Organismen durch Fortpflanzung miteinander in einem ununterbrochenen Verwandtschaftszusammenhang stehen!

Auch wurde mit einem mal klar, wie sehr die Systematik mit den übrigen Gebieten der Biologie, sogar den übrigen Naturwissenschaften verwoben ist. Was wüßte man heute über die Entstehung der rezenten Arten, wenn da nicht die Paläontologie, die Geologie, die Entwicklungsbiologie, die Ökologie, die Verhaltensbiologie, die Genetik...etc. wären?

Der Erste, der sich daran machte, das Tierreich unter dem Blickwinkel der Abstammung zu betrachten, war Ernst Haeckel. Berühmt wurde er durch die Erstellung von Stammbäumen, die eine bildliche Veranschaulichung seiner phylogenetischen Betrachtungen darstellten. Auf Haeckel folgten noch andere Verbesserungen und viele Neuentdeckungen, die sich jedoch alle in das neue System eingliedern ließen und es somit untermauerten.

Als kleiner Exkurs in die Geschichte der Systematik soll das nun reichen. Eines sei noch hinzu gefügt: Obwohl man sich im Großen und Ganzen der Richtigkeit des heute gültigen Systems sicher ist und viele Disziplinen zur Überprüfung der Theorien zur Hand hat, gibt es mehr Unsicherheit denn je (hinter einer Tür sind noch viel mehr Türen...). Der Hauptgrund ist wohl der Zeitfaktor selbst, denn viele Beweise sind schlichtweg verrottet. Deshalb ist die Arbeit der Systematiker sehr mühsam und es gibt noch viele Rätsel zu lösen.

Im Weiteren soll beleuchtet werden, wie ein Systematiker vorgeht und welchen Handwerkzeugs er sich bedient.

Die heute gebräuchlichen Rangstufen im Tierreich:

• Stamm (Phylum)

• Klasse (Classis)

• Ordnung (Ordo)

• Familie (Familia)

• Gattung (Genus)

• Art (Species)

Wonach schaut der Systematiker, wenn er eine ihm unbekannte Art vor sich hat? Er wird versuchen, ein Merkmal zu finden, das er von einer anderen Art her kennt. Er vergleicht also. Dafür muß es jedoch bestimmte Richtlinien geben, deshalb wurden Kriterien erstellt, nach denen die Merkmale zwischen den Arten verglichen werden müssen, die sogenannten Homologie-Kriterien (Homologie = Übereinstimmung). Das wichtigste Kriterium ist das der Lage. Z.B. sind die Vorderextremitäten aller Wirbeltiere einander homolog, da sie im Knochengefüge den gleichen Platz einnehmen. Das Merkmal "Vorderextremität" ist natürlich viel zu allgemein; der Systematiker wird für seine Arbeit seine Merkmale begrifflich sehr viel schärfer fassen.

Ein Merkmal ist bei verschiedenen Organismen also dann homolog, wenn es auf dasselbe Merkmal einer gemeinsamen Ausgangsform zurückgeht (was ja die Lage bedingt!).Es ist etwas schwierig, phylogenetische Zusammenhänge mittels phylogenetischer Zusammenhänge aufzudecken (!), aber dies zeigt deutlich, wie kompliziert die Arbeit der Systematiker ist: Einzelne Arten gesondert aus phylogenetischer Sicht zu betrachten ist unmöglich; nur durch breitangelegte Untersuchungen von Verwandtschaftsbeziehungen vieler verschiedener Arten und Gruppen, durch Einbeziehen von Vergleichen aus der Entwicklungsbiologie, eventuellen genetischen Tests und paläontologischen Funden (ein weiteres Homologie-Kriterium: Verknüpfung durch Zwischenformen), lassen sich auch differenziertere Aussagen zu einer bestimmten Art machen.

Willi Hennig war derjenige, der aufgrund dieser Überlegungen die PHYLOGENETISCHE SYSTEMATIK etablierte. Sie geht davon aus, daß in der Evolution ein immer wiederkehrender Prozeß stattfindet: Durch Aufspaltung einer Mutterart entstehen zwei Tochterarten, die sich wiederum aufspalten usw. Das bedeutet, daß die ursprüngliche Mutterart verschwindet, aber auch, daß jede Tochtergruppe eine Schwestergruppe haben muß, mit der sie ein Verwandtschaftspaar bildet. Ein solches Verwandtschaftspaar ist monophyletisch ("einstämmig"), da es auf eine gleiche Stammart zurückzuführen ist. Auf diese Weise ist ein dichotomes (zweiteiliges) Verzweigungssystem entstanden, dessen Endprodukte die rezenten Tierarten darstellen. Bildlich kann man sich das (ganz im Sinne Haeckels) als (Stamm-)Baum vorstellen, das dann schematisch dargestellt als Kladogramm bezeichnet wird. Hier ein Beispiel:

Was sich hier so trocken anhört, sind ungemein wichtige Voraussetzungen für die Arbeit eines Systematikers, denn man darf ja nicht vergessen, daß nur die Endpunkte, also die "Zweigspitzen" dieser Stammbäume, vorhanden sind, nämlich die rezenten Arten, und daß der Systematiker sich vorsichtig rückwärts und im Dunkeln vortasten muß... .Im Falle ausgestorbener Arten ist das natürlich noch schwieriger, da die "Zweigspitzen" selbst schon in der Vergangenheit liegen.

Eigentlich müßte an dieser Stelle noch etwas zum Thema 'Artbildung' geschrieben stehen, denn wenn hier von der "Aufspaltung einer Art" und "Verzweigung des Stammbaums" gesprochen wird, dann geht es um Prozesse, die erstens möglicherweise Tausende von Jahren gedauert haben und zweitens nur im Glücksfall durch Fossilien belegt werden können. Ab wann kann man dann von einer Art sprechen? Darauf näher einzugehen, würde aber in jedem Fall den Rahmen sprengen.

Aber was geht eigentlich vor, wenn eine Art sich "aufspaltet"? Vielleicht haben sich die Umweltbedingungen geändert, oder eine ökologische Nische ist frei geworden, vielleicht wird ein Teil der Art durch eine neue räumliche Barriere vom Rest isoliert, Möglichkeiten gibt es viele. Nach der Selektionstheorie, die erstmals von Darwin geäußert wurde, wird sich unter neuen Bedingungen auch innerhalb der Art etwas ändern, sei es im Verhalten, in der Entwicklung oder in der Morphologie. Vorhersagbar ist das nicht - aber im Glücksfall zurückzuverfolgen. In einem sehr einfach angenommenen Fall bedeutet das, daß beispielsweise eine Mutterart, die auf 4 Beinen läuft, sich in zwei Tochterarten aufspaltet, von denen die eine das ursprüngliche (plesiomorphe) Merkmal, nämlich den tetrapoden (vierbeinigen) Gang, beibehalten hat, während die andere Tochterart nur noch auf zwei Beinen läuft, was damit ein abgeleitetes (apomorphes) Merkmal darstellt. Spaltet sich nun diese Tochtergruppe wiederum in zwei Tochtergruppen auf, die sich in einem anderen Merkmal unterscheiden, aber beide auf zwei Beinen laufen, so gilt die zweibeinige Laufweise als Synapomorphie (gemeinsames abgeleitetes Merkmal). Die Aufdeckung von Synapomorphien ist ein zentraler Vorgang in der phylogenetischen Systematik, denn eine Synapomorphie kann als Beweis dafür dienen, daß zwei Arten oder Gruppen als monophyletische (auf eine nur ihnen gemeinsame Ausgangsform zurückgehende) Schwesterngruppen gelten können.

Wieviel Unsicherheit es auf systematischem Gebiet noch gibt wird sehr schön dadurch deutlich, daß jeder Systematiker und jedes Lehrbuch sein eigenes System und seinen eigenen Stammbaum erstellt und fest davon überzeugt ist, die wahren Verhältnisse dargestellt zu haben. Das hier abgebildete System größtenteils aus renommierten Lehrbüchern entnommen und deshalb hoffentlich akzeptabel. Der Stammbaum ist nicht professionell und soll lediglich das System veranschaulichen.

DIE REZENTEN STÄMME DES TIERREICHS IN LINEARER ANORDNUNG
Angaben in Klammern [ ]: Artenanzahl

Tiere [ca. 1,5 Mio.]

Protozoa (Einzeller) [ca. 30 000]

• Flagellata (Geißeltierchen)

• Rhizopoda (Wurzelfüßer)

• Sporozoa (Sporentierchen)

• Cnidosporidia

• Ciliata (Wimperntierchen)

Metazoa (Mehrzeller) [ca. 1,5 Mio.]

• Porifera (Schwämme) [ca.5000]

• Coelenterata (Hohltiere) [ca. 9700]

  • Cnidaria (Nesseltiere)

  • Ctenophora (Rippenquallen)

• Coelomata/Bilateria (Coelomtiere)[ca.1,5 Mio.]

Protostomia (Urmünder)

• Tentaculata [ca. 4300]

• Sipunculida

• Scolecida ("niedere Würmer")

• Plathelminthes (Plattwürmer) [ca.16 000]

• Nemertini (Schnurwürmer) [ca.900]

• Nemathelminthes/Aschelminthes (Schlauchwürmer) [ca.20 000]

• Mollusca (Weichtiere)

• Gastropoda (Schnecken) [ca. 110 000]

• Bivalvia (Muscheln) [ca. 20 000]

• Cephalopoda (Kopffüßer)

• Articulata (Gliedertiere)

• Annelida (Ringelwürmer) [ca. 17 000]

• Arthropoda (Gliederfüßer) [ca. 1 Mio.]

• Chelicerata (Fühlerlose)

• Mandibulata (Mandibeltragende)

• Crustacea (Krebse) [ca. 50 000]

• Antennata/Tracheata

• Insecta (Insekten)

[ca. 850 000]

Deuterostomia (Zweitmünder)

• Hemichordata

• Echinodermata (Stachelhäuter) [6 000]

• Chordata (Chordatiere) [mind. 50 000]

• Tunicata (Manteltiere)

• Acrania (Schädellose)

• Vertebrata/Craniota (Wirbeltiere) [ca. 47 000] Entstehung des Schädels!!!

• Pisces (Fische)

• Agnatha (Kieferlose)

• Gnathostomata (Kiefermünder)

• Chondrichthyes (Knorpelfische)

• Ostheichthyes (Knochenfische)

• Tetrapoda (Landwirbeltiere)

• Amphibia (Lurche)

• Reptilia (Kriechtiere)

• Aves (Vögel)

• Mammalia (Säugetiere) [ca.4250]

Andrea Tapp