Einige Worte zum Geleit

Hervorgehoben

Diese Veröffentlichung hat die Form eines Blogs. Das hängt damit zusammen, dass die Blog-Software WordPress auch für einen Laien hervorragend zu handhaben ist. Darüber hinaus bietet der Blog den Vorteil, dass man die zeitliche Abfolge des Entstehens der einzelnen Artikel nachvollziehen kann.

Der Nachteil ist, dass die jeweils zuletzt entstandenen Artikel ganz vorn stehen. Da ich aber keine Nachrichten verfasse, sondern Artikel, die aufeinander aufbauen, entspricht diese Abfolge nicht dem eigentlichen Anliegen. Der geneigte Leser ist deshalb gehalten, sich am Inhaltverzeichnis zu orientieren. Das Inhaltsverzeichnis ist im Hauptmenü angelegt. Unter Inhalt sind die einzelnen Artikel in einer logischen Struktur angeordnet und jeweils mit einem Link versehen, was das Navigieren vereinfachen soll. Außerdem findet man im Hauptmenü die Seiten Home mit einigen Worten zum Anliegen dieser Arbeit und Exposè mit einer inhaltlichen Kurzfassung sowie das Impressum mit meinen Kontaktdaten.

Am Ende der einzelnen Beiträge findet sich ein Hinweis dazu, wann der jeweilige Artikel zuletzt überarbeitet wurde.

Wer sich zum Inhalt dieser Arbeit allgemein oder mit konkreten Anregungen äußern will, sei an die Kontaktdaten im Impressum verwiesen. Für jede Anregung bin ich dankbar.

 zuletzt geändert: 25.01.2014

Gruppendynamik

Elefanten

Die Straße scheint ja gerade noch breit genug zu sein, damit alle schön nebeneinander laufen können. Die Großen am Rand schützen die Flanken. Die Kleinen sind mittendrin, wohlbehütet. Auf diese Weise ist die Gruppe sicher. Anscheinend hat ihnen aber niemand gesagt, dass sie auch auf Autos achten sollten. Die Evolution hat nämlich irgendwann fahrende Blechschüsseln hervorgebracht, die nun die Wege unsicher machen. Das Überleben wird immer schwieriger, nicht nur für Elefanten.

Die Geschichte der Evolution ist jedoch gar nicht so sehr von komplexer werdenden Situationen geprägt, als vielmehr von den wachsenden Möglichkeiten der Tiere, verschiedenartige Informationen in einen Entscheidungsprozess einzubeziehen. Dazu werden die Informationen, die die verschiedenen Sinneszellen über die Außenwelt liefern, mit Erfahrungen abgeglichen und bewertet. Die Bewertungen spiegeln sich in Gefühlen wider, mit denen die Informationen in die Prioritätenfindung eingehen. Zur Gesamtschau kommen darüber hinaus Informationen über die eigene Befindlichkeit hinzu. Hunger, Durst oder Müdigkeit können das Verhalten durchaus beeinflussen und Krankheiten oder Schmerzen die körperlichen Möglichkeiten beschränken. Ein Reh mit einem verletzten Lauf hat keine Chance dem Wolf durch Flucht zu entkommen. Seine Entscheidung kann nur darin bestehen, sich rechtzeitig zu verstecken und zu hoffen, dass Isegrimm nicht aufmerksam wird. Will sich das Reh verstecken, muss es eine Vorstellung von sich selbst haben. Größe und Fellfarbe müssen mit dem gewählten Versteck harmonisieren, damit es dem geübten Auge des Räubers entgeht. Mag sein, dass in diesem Fall die Kriterien für ein Versteck nicht aus der Selbstreflexion des Rehs erwachsen, sondern instinkthaft vorhanden sind. Mit der Zeit gewinnen die Tiere jedoch immer mehr Fähigkeiten, die nur sinnvoll eingesetzt werden können, wenn auch eine Vorstellung von der eigenen Verfasstheit vorhanden ist. Ist der Arm zu kurz, um an das Leckerli zu gelangen, wird sich das Äffchen nach mehreren nutzlosen Versuchen womöglich ein Stöckchen nehmen und sich mit dessen Hilfe den Happen angeln. Damit hat es etwas über seine körperliche Begrenztheit erfahren und gleichzeitig sein Verhalten darauf eingestellt.

Die Einschätzung der eigenen Möglichkeiten gewinnt in einer Gruppe noch weitaus größere Bedeutung. Eine Gruppe, ein sozialer Verbund funktioniert nur, wenn jeder seine Stellung und seine Aufgaben kennt und entsprechend handelt. Das Kennen der eigenen Aufgaben schließt ein, dass auch eine Vorstellung davon existiert, welche Stellung die anderen im Verbund innehaben. Voraussetzung für diese soziale Differenzierung ist, dass die Mitglieder der Gruppe auseinandergehalten werden können. Sie müssen anhand bestimmter physischer Besonderheiten oder typischer Verhaltensweisen unterschieden werden. Dafür ist ein irgendwie geartetes Bild von den anderen erforderlich. „Bild“ ist hier nicht unbedingt wörtlich zu nehmen, denn zur Identifikation anderer Individuen können auch ihr Geruch, der Klang ihrer Stimme oder andere Merkmale beitragen. Wenn man von allen anderen ein „Bild“ hat, dann mag irgendwann das Bedürfnis entstehen, auch sich selbst zu identifizieren, das heißt, sich von anderen abzugrenzen. Eine derartige Abgrenzung kann an physischen Merkmalen wie Geschlecht, Alter oder Körpergröße festgemacht werden. Einige Tierarten haben darüber hinaus eine recht differenzierte Vorstellung von ihrem eigenen Abbild entwickelt. Sie erkennen ihr Spiegelbild. Dieses visuelle Erkennen führt zu einer Bewertung des eigenen Bildes, und sei es drum, dass da ein ärgerlicher Fleck auf dem Federkleid ist, der da nicht hingehört.

Neben den äußeren Merkmalen spielen Körperkraft, Schnelligkeit oder Geschicklichkeit eine wichtige Rolle. Sie unterscheiden die Akteure und sind für deren Stellung in der Gruppe von Bedeutung. Spätestens dann, wenn diese Fähigkeiten im Kampf um die Rangstellung eingesetzt werden, bleiben sie im Gedächtnis der anderen haften. Die Erfahrung dieses Kampfes und die mit ihm verbundene Bewertung der Protagonisten wird fürderhin das Verhalten in der Gruppe prägen. Der Stärkste ist der Chef, dem alle Gehorsam schulden. Auf diese Weise bildet sich eine Hierarchie heraus, die zu einem wichtigen Merkmal des Lebens der Gruppe wird. Sie hilft eine effektive Kooperation zu sichern, außerdem befördert sie die natürliche Auslese, da es dem Stärksten vorbehalten ist, seine Gene weiterzugeben.

Die Entstehung sozialer Gruppen ist eng mit der Entstehung des Gedächtnisses und der Herausbildung von Entscheidungsprozessen verbunden. In diesem Sinne sind Insektenstaaten oder Fischschwärme keine sozialen Gruppen. Ihr Verhalten wird durch die ererbten Automatismen des Handelns bestimmt, das heißt, eine Bewertung von Situationen oder Verhaltensweisen findet nicht statt. Ein erster Höhepunkt in der Entwicklung von Entscheidungsprozessen wird durch das Zeitalter der Dinosaurier markiert. Soweit man weiß, hatten deren Gruppen jedoch nur gering ausgeprägte soziale Strukturen. Immerhin mag die Gruppe einen gewissen Schutz vor Angreifern gewährt haben. Gleichzeitig konnte man sich bei der Suche nach Nahrung oder Wasser unterstützen. Komplexer war das Zusammenwirken sicher bei Arten, die gemeinsam auf Jagd gingen. Für die gemeinsame Jagd ist ein Mindestmaß an Kommunikation erforderlich, um ein koordiniertes Verhalten zu gewährleisten.

Nach der großen Katastrophe und dem Untergang der Dinosaurier traten Säugetiere und Vögel deren Erbe an. Vögel bilden Zweckgemeinschaften, die im beachtlichen Maße helfen, existenzielle Probleme der Tiere zu lösen. Hierarchien spielen in diesen Gemeinschaften jedoch kaum eine Rolle. Das sieht bei den Säugetieren anders aus. Zwar sind die sozialen Gruppen der Säugetiere vielgestaltig, es entstanden kleine Familienverbände genauso wie große Herden, aber eine soziale Rangordnung ist in ihnen die Regel. Zum Anführer einer Herde schwingen sich meist die stärksten Tiere auf, mitunter auch die klügsten. Sie stehen für eine längere Zeit an der Spitze der Hierarchie. In Vogelschwärmen beobachtet man dagegen, dass sich die Tiere in der Führungsrolle, so denn eine solche notwendig ist, abwechseln. Beiden Varianten ist gemeinsam, dass die Verantwortung der Entscheidungsfindung an den Anführer abgegeben wird, obwohl jedes einzelne Tier durchaus zu Entscheidungen fähig ist. Sehr eindrucksvoll lässt sich dies bei Pferden beobachten, die am liebsten blind dem Leittier folgen. Signalisiert dieses eine Gefahr, rennen alle los, als wären sie selbst gerade gebissen worden. Herdentrieb soll allerdings auch bei Menschen schon beobachtet worden sein.

Mit den wachsenden geistigen Fähigkeiten der Tiere wurde das Sozialgeflecht in ihren Gruppen vielschichtiger. Es basierte nun nicht mehr nur auf Unterordnung unter das Leittier, sondern es bildeten sich auch unterschiedlich gefärbte Beziehungen zwischen den Mitgliedern der Gruppe heraus. Die einzelnen werden nun nicht mehr nur erkannt, ihnen wird unabhängig von der Rangstellung auch eine Bewertung beigegeben. Diese Bewertung drückt sich in einem Gefühl aus, das mit den Individuen verbunden wird. Durch die Wahrnehmung dieses Gefühls wird das Verhalten zu diesem Individuum beeinflusst. Mit einigen pflegt man engeren Kontakt, anderen geht man lieber aus dem Wege. Die Wertschätzung, die man dem einzelnen entgegenbringt, kann zum Beispiel durch besondere Erlebnisse geprägt sein. Hat jemand aus der Gruppe in einer schwierigen Situation geholfen oder Schutz gewährt, dann wird diese Erfahrung die Beziehung zum Helfer in besonderem Maße beeinflussen. Man könnte das damit verbundene Gefühl als Dankbarkeit beschreiben. Aber auch Zorn über erfahrene Nichtachtung, Neid auf den Erfolg des anderen oder Abscheu als Ausdruck völliger Ablehnung können solche besonderen Beziehungen ausdrücken.

Die Einschätzung, die man mit anderen verbindet, wird aber nicht nur durch eigene Erlebnisse bestimmt. Andere in der Gruppe sammeln ebenfalls Erfahrungen, die sie bereitwillig weitergeben. Auf diese Weise nehmen sie Einfluss auf die Meinung anderer. Eine solche Einflussnahme ist bereits durch das Verhalten dem Betreffenden gegenüber, da es von den anderen beobachtet wird. Bewertungen werden jedoch auch auf direktem Wege kommuniziert, zumal auf diese Weise die Gruppe gezielt beeinflusst werden kann. Das Verhalten der anderen lässt allerdings Rückschlüsse über die eigene Stellung in der Gruppe zu. Dieses Feedback kann die Selbsteinschätzung bestätigen, oder auch nicht. Fällt die Rückbestätigung anders aus, als es die Selbstbewertung erwarten ließ, dann bahnt sich ein Konflikt an. Da die Gruppe die harte Realität darstellt, wäre es klug, das Eigenbild zu korrigieren und damit möglichen Konfrontationen vorzubeugen. In den sozialen Beziehungen bestimmt die gebotene Klugheit jedoch eher selten das Handeln. Es sind zu viele Emotionen im Spiel.

Entstanden ist die soziale Kommunikation wahrscheinlich für die Organisation des Zusammenlebens. Allerdings sind einige der Meinung, dass Klatsch und Tratsch die Triebfedern des Fortschritts seien. Wie dem auch sei, die Mittel der Kommunikation haben sich im Laufe der Evolution Schritt für Schritt herausgebildet. Begonnen hatte alles mit den Botenstoffen. Genauso wie innerhalb der Lebewesen die Koordination der Zellen und Organe mit Botenstoffen geregelt wird, so werden Botenstoffe auch für die Kommunikation mit anderen Lebewesen genutzt. Blütenpflanzen setzen zum Beispiel Botenstoffe frei, um Insekten anzulocken. Die Insekten sollen den Blütenstaub weitertragen und so die geschlechtliche Vermehrung der Pflanze sichern, die sich ja selbst nicht von der Stelle rühren kann. Für ihre Dienste werden die Insekten mit Zucker belohnt. Bei Bienen hat man beobachtet, dass sich die Tiere mit bestimmten Verhaltensweisen untereinander verständigen und zum Beispiel mit einem „Tanz“ auf Nahrungsfundorte aufmerksam machen. Diese Kommunikation beruht darauf, dass ein bestimmtes Verhalten mit einer festgelegten Bedeutung verbunden ist. Diese Bedeutung muss die Biene nicht erlernen, dieses „Wissen“  ist in ihren Genen verankert.

Tieren, die Erfahrungen in ihr Verhalten einfließen lassen können, eröffnen sich neue Möglichkeiten der Kommunikation, ohne dass auf bewährte Mittel verzichtet würde. So werden weiterhin Botenstoffe eingesetzt, zum Beispiel um bestimmte körperliche Dispositionen zu signalisieren. Ist der Körper der Löwin zur Empfängnis bereit, setzt er einen Stoff frei, der, so er von einem Löwen registriert wird, bei diesem Paarungsdrang auslöst. Ebenso gibt es Verhaltensweisen, deren Bedeutung instinktiv verstanden wird. Dass das Schwanzwedeln eine freudige Erregung ausdrückt, braucht der junge Hund nicht zu lernen, es gehört zu seinem ererbten Wissen. Dass der aufgestellte Schwanz der Katze dagegen nichts mit freudiger Erwartung zu tun hat, kann er schwerlich begreifen. Schmerzhafte Erfahrungen werden ihn lehren, solchen Tieren tunlichst aus dem Weg zu gehen. Den ererbten Mitteln der Kommunikation können mit der Entwicklung des Gedächtnisses neue, flexible Formen hinzugefügt werden. Sie ermöglichen es, in stärkerem Maße die besondere Lebenswirklichkeit der Gruppe in die Kommunikation einfließen zu lassen. Damit auf dieser Basis Verständigung gelingt, müssen die eingesetzten Mittel, zum Beispiel bestimmte Laute oder Verhaltensweisen, von allen in gleicher Weise interpretiert werden. Die Interpretationen bekommt man jedoch nicht in die Wiege gelegt, man muss sie erlernen.

Lernen kann man zum Beispiel durch Nachahmen. Mit dem Nachahmen entsteht eine eigene Erfahrung, die vom Gedächtnis bewahrt wird. Durch das Nachempfinden einer Stuation werden auch die mit ihr verbundenen Gefühle transportiert. Auf diese Weise kann für den Lernenden das gute Gefühl des Erfolgs wie auch das Unangenehme der Niederlage erfahrbar werden, auch wenn er selbst nicht direkt am Geschehen beteiligt war. Erfahrungen können ebenso durch das Vorspielen der Situation weitergegeben werden, ohne dass eine Nachahmung erfolgt. Durch Vorspielen und intensives Beobachten werden die mit der Situation verbundenen Bewertungen ebenfalls vermittelt. Allerdings kann im Alltag das erforderliche oder erwartete Verhalten nicht jedes Mal vorgespielt werden, um andere zu einer entsprechenden Handlung zu bewegen. Die dafür notwendige Zeit ist schlicht nicht vorhanden. Für die Verständigung müssen also Verkürzungen oder Abstraktionen gefunden werden, um mit wenigen Lauten, speziellen Minenspielen oder Gesten eine bestimmte Situation respektive ein bestimmtes Verhalten symbolhaft zu bezeichnen. Diese Verkürzungen oder Symbole lösen beim gegenüber, der deren Bedeutung kennt, weil er sie erlernt hat, die geforderte Reaktion aus. Einen Hund kann man trainieren, dass er Befehle in Form von Lautfolgen oder Gesten erkennt und das mit diesen Befehlen geforderte Verhalten abliefert. Dieses Erlernen von Befehlen ist erfolgreich, weil die Fähigkeit Zeichengebungen oder Laute mit einem bestimmten Verhalten zu verbinden, in der Natur des Hundes angelegt ist, das heißt, sie spielt auch in der Kommunikation im Rudel eine Rolle.

Mit der wachsende Bedeutung der Gruppe für das Überleben des einzelnen werden die Entscheidungen zu sozialen Beziehungen immer wichtiger. Sie werden neben der natürlichen Umwelt und dem eigenen Körper zur dritten Wirklichkeit, mit der man sich auseinandersetzen muss. Die Menschenaffen und unsere tierischen Vorfahren aus der Gattung der Homininen verkörpern einen Höhepunkt dieses Entwicklungsprozesses. Er manifestiert sich nicht nur in durchdachten Jagdstrategien, in der Nutzung von Werkzeugen und der Herausbildung einer Arbeitsteilung innerhalb der Gruppe, sondern auch in der Vielfalt der Kommunikation untereinander. Die sozialen Beziehungen werden differenzierter und sind oftmals von Sympathien und Antipathien geprägt. In diesem Kontext erhalten Ereignisse mitunter eine unterschiedliche Bewertung, in Abhängigkeit davon, wen sie betreffen. So wird zum Beispiel das Missgeschick eines anderen Mitgefühl auslösen, wenn dieser andere zu den Freunden zählt, oder aber Schadenfreude, wenn dies eher nicht der Fall ist. Der Verlust eines Nahestehenden wird schmerzlich empfunden, der Tod eines Gegners möglicherweise als Triumph. Den Gefühlen, denen wir hier unterschiedliche Namen geben, liegen jedoch in letzter Konsequenz körperliche Reaktionen zugrunde, die als angenehm oder unangenehm empfunden werden. Ihre Unterscheidung resultiert in erster Linie aus den sozialen Konstellationen, mit denen sie verbunden sind.

Eine weitere Gruppe von Gefühlen ist mit der Reflexion von Entscheidungen verknüpft. Die Reflexion kann, je nach dem erzielten Ergebnis, Zufriedenheit aber auch Ärger oder Bedauern auslösen. Mit „Bedauern“ wird hier ein Gefühl bezeichnet, das mit dem fehlenden Erfolg der Entscheidung verbunden ist. Dieses unangenehme Gefühl führt zu einer Neubewertung der Ausgangssituation. Es befördert also einen Lernprozess. Ist das Ergebnis einer Entscheidung sogar von Nachteil, dann kann das Gefühl auch „Ärger“ sein. Das heißt, es fällt stärker aus, was entsprechende Folgerungen für das zukünftige Herangehen an vergleichbare Situationen hat. Falls noch jemand anderes Einfluss auf die Entscheidung genommen hatte und so den Misserfolg mitbegründete, richtet sich der Ärger oder Zorn gegen diesen. Stellt sich eine eigene Entscheidung, die andere Mitglieder der Gruppe betraf, als unpassend oder falsch heraus, dann wird das als peinlich empfunden. Diese Pein ist ebenfalls ein starkes Gefühl, da mit einem solchen Fehler womöglich die eigene Stellung in der Gruppe untergraben wird. Noch gravierender ist es, wenn man die Versehrtheit oder gar den Tod eines anderen verursacht. Diese Schuld verlangt Sühne. Aus ihr erwächst ein Konflikt, der die gesamte Gruppe betrifft.

Mit der Herausbildung eines vielschichtigen sozialen Geflechts entsteht auch die Möglichkeit, dass nicht der körperlich Stärkste die Hierarchie der Gruppe anführt, sondern dass geschickt geschmiedete Bündnisse die Macht erobern. Die Intrige tritt ins Leben. Eine ihrer Besonderheiten besteht darin, dass nicht Sympathie und Zuneigung den Antrieb für das Bündnis bilden, sondern das Kalkül des Machtzuwachses. Macht sichert den Zugang zur besten Nahrung und eröffnet ungeahnte Möglichkeiten für die Verbreitung des eigenen Samens. Macht beschert gute Gefühle. Zur Erlangung der Macht braucht man Mitstreiter. Es ist sicher hilfreich, die Beziehungen der anderen zueinander zu beobachten, um Anhaltspunkte über deren Pläne und Motive zu erhalten. Vielleicht ergeben sich daraus Möglichkeiten zur Gewinnung von Komplizen. Um potentielle Mitstreiter tatsächlich für die eigenen Pläne zu gewinnen, wird dann auch mal übertrieben oder falsch Zeugnis abgelegt. Die wachsenden geistigen Fähigkeiten werden also beileibe nicht nur zu Nutz und Frommen der Gemeinschaft eingesetzt. Eigentlich ist es beinahe beruhigend, dass bereits unsere tierischen Vorfahren das Spiel um die Macht erfanden. Es ist aber auch beunruhigend, dass es so tief in der Evolution verwurzelt ist. Immerhin sind die machtgierigen Ränkeschmiede auch unter den Tieren nur ein Teil der Gruppe, ein anderer versucht Streit zu schlichten und ein friedliches Miteinander zu bewahren.

zuletzt geändert: 13.08.2016

Quelle Artikelbild: green-tiger.de

Wahrnehmungen

wolf

Mit den Wahrnehmungen fing alles an. Beim Nachdenken darüber, wie unsere Sinne funktionieren, wurde klar, dass sie uns auf verschiedene Weise Informationen zu Strukturen und Bewegungen in unserer Umwelt vermitteln. Die sinnlichen Attribute dieser Wahrnehmungen, wie Helligkeit, Farben, Geräusche, Geschmack oder Geruch, sind keine Eigenschaften dieser Strukturen und Bewegungen sondern Imaginationen des Gehirns. Aber warum das alles?

Nun, es geht immer noch um die Prioritäten des Handelns. Zur Bestimmung dieser Prioritäten werden die aus der Umwelt und dem eigenen Körper verfügbaren Informationen ausgewertet. Das heißt, sie müssen identifiziert, bewertet und zueinander in Beziehung gesetzt werden. Informationen über die Umwelt liefern die Sinnesorgane, die in aller Regel in oder auf der Außenhaut platziert sind. Sie registrieren das Auftreffen von Atomen und Molekülen, die sie durch ihre Struktur oder durch ihre Außenwirkungen unterscheiden. Andere Sinneszellen können das Einwirken von Energie, also von Bewegungen signalisieren, die zum Beispiel als Licht, als Schall oder als Druck daherkommen. Das Eintreffen solcher Strukturen oder Bewegungen führt in den Sinneszellen zur Auslösung von elektrischen Impulsen, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Die elektrischen Impulse tragen selbst keine Angaben über die Art der Informationen, die sie auslösten, insich. Die Differenziertheit der Informationen wird dadurch bewahrt, dass die Impulse der einzelnen Sinneszellen jeweils spezielle neuronale Strukturen im Gehirn ansprechen.

Den Informationen der Sinneszellen, die als elektrische Impulse im Gehirn ankommen, muss dort ein „Sinn“ zugeordnet werden. Jede einzelne Sinneszelle liefert jeweils nur einen Impuls, aber da dies viele Sinneszellen gleichzeitig tun, kommt die Information in Form einer Impulsstruktur im Gehirn an, wo sie eine entsprechende neuronale Struktur aktiviert. Diese wird mit den neuronalen Strukturen, in denen die Erfahrungen gespeichert sind, abgeglichen. Auf die Erfahrungen, mit denen die meisten Übereinstimmungen festgestellt werden, kann sich die aktuelle Information beziehen. Ihre neuronalen Netze verbinden sich, wobei die Bewertung, die der Erfahrung anheftet, auf die neue Information übergeht. Sie erhält einen Sinn. Gleichzeitig wird das der Erfahrung zugeordnete Verhaltensmuster aktiviert. Einige der auf diese Weise aktivierten Verhaltensmuster gelangen unmittelbar zur Ausführung. Es sind Reflexe, das heißt, feste Verbindungen bestimmter Reize mit Verhaltensmustern. Sie betreffen grundlegende Anforderungen des Überlebens und sind bereits in einer relativ frühen Phase der Evolution entstanden .

Für Cyanobakterien war es schon vor Urzeiten wichtig, das lebensspendende Sonnenlicht zu erkennen. Nur mit seiner Hilfe konnte die Photosynthese realisiert werden. Trifft dieses Licht auf einen entsprechenden Sensor der äußeren Hülle, so setzt er eine Wirkung frei, die ein vorherbestimmtes Verhalten, hier die Bewegung zum Licht hin, hervorruft. Eine Bewertung der Information und ein Entscheidungsprozess sind nicht notwendig. Auf vergleichbare Weise lösen bei Pflanzen Impulse der Sinneszellen eine Handlung aus. Die Sonnenblume schaut immer zum großen Lichtspender, auch wenn dieser im Laufe des Tages seinen Platz am Firmament ändert. Die Sonnenblume muss dazu keine Entscheidung treffen, diese Reaktion ist in ihrem Erbgut angelegt. Ähnliches gilt auch für Insekten. Es ist unwahrscheinlich, dass ein Käfer das Gelb einer Blüte „sieht“ und sie deshalb ansteuert. Er registriert vielmehr Licht eines bestimmten Frequenzbereichs, das dieses Verhalten auslöst. Darüber muss er nicht nachdenken, es geschieht eben. Vor diesem Hintergrund wird auch die Funktionsweise der Facettenaugen vieler Insekten verständlich. Diese Augen liefern kein ganzheitliches Bild. Sie sammeln vielmehr Informationen über Lichtveränderungen, und dies in einem möglichst breiten Umfeld. Solche Veränderungen signalisieren häufig Gefahr, weshalb sie sofort ein Fluchtverhalten auslösen, ohne dass dazu eine Entscheidung zu treffen wäre. So ist es verdammt schwierig, eine Fliege zu erwischen. Sie kann selbst hinterhältige Angriffe registrieren. Zwar „sieht“ sie den Angreifer nicht, aber sie registriert die mit seiner Bewegung verbundene Veränderung des Lichts, und das beinahe im Rundumblick. Das Eintreffen einer derartigen Information löst augenblicklich Fluchtverhalten aus.

Mit der Herausbildung von Entscheidungsprozessen auf der Basis gespeicherter Erfahrungen wurde auch in dieser Hinsicht vieles anders. Allerdings verschwand die direkte Ausführung eines festgelegten Verhaltens als Reaktion auf eine ganz bestimmte Information nicht völlig. Ein immer größer werdender Teil der Informationen wird jedoch erst verarbeitet und in einen Entscheidungsprozess einbezogen, bevor eine Handlung in die Wege geleitet wird. Dazu werden die Informationen der Sinnesorgane nach einer Eingangsbewertung an das für sie zuständige Areal der Großhirnrinde weitergeleitet. Dort müssen sie verarbeitet werden, denn im Laufe der Entwicklung waren die Sinnesorgane zu komplexen Informanten geworden, die mit verschiedenartigen Sinneszellen eine Vielzahl von Details der Wirklichkeit bereitstellen. Diese Details werden in mehreren Verarbeitungsstufen zu immer komplexeren Einheiten zusammengefasst, wobei in jeder Verarbeitungsstufe ein Abgleich mit Erfahrungen erfolgt. So verbinden sich Lichtpunkte zu Formen, deren Konturen in Abgrenzung zur Umwelt hervorgehoben werden. Die identifizierten Objekte befinden sich darüber hinaus in bestimmten Abständen zueinander, und dies in drei Dimensionen. Am Ende des Verarbeitungsprozesses entsteht ein ganzheitliches Bild, in dem Details unterscheidbar bleiben, nicht zuletzt um deren Veränderungen zu erfassen. Die Abgrenzung der Details innerhalb des Bildes wird durch die unterschiedliche Weise ihrer Wahrnehmung erreicht. Im komplexen Bild, das die Augen von der Umwelt liefern, werden Details zum Beispiel als unterschiedliche Helligkeiten oder Farben, als abgegrenzte Formen, als Abstände und Tiefen erkennbar. Sowohl das ganzheitliche Bild als auch die sich verändernden Details sind wichtige Informationen für die Entscheidungsfindung.

Für eine ganzheitliche Bewertung der Situation ist nicht nur das Vorhandensein eines Reizes respektive eines Impulses von Belang, sondern auch dessen Fehlen. War bis dahin der Reiz selbst die Information, die eine Handlung auslöste, sind für eine komplexe Entscheidungsfindung beide Möglichkeiten, das Vorhandensein wie auch das Nichtvorhandensein eines Reizes, wichtig. Folglich müssen beide Aspekte als Information in die Entscheidungsfindung eingehen. Sie werden durch unterschiedliche Wahrnehmungsmuster voneinander abgegrenzt. Für das Licht heißt das beispielsweise, dass das Vorhandensein des Impulses als „hell“ wahrgenommen wird, das Fehlen als „dunkel“. Bei den Informationen der Zapfen über bestimmte Frequenzbereiche des Lichts werden die Wahrnehmungen nicht alternativ gebildet, vielmehr wird der Anteil der verschiedenen „Farbinformationen“ zu einem Mittelwert verrechnet, dem ein Farbeindruck als Wahrnehmungsmuster zugeordnet ist.

Es gibt also zwei Wege, auf denen den Informationen Wahrnehmungsmuster zugeordnet werden. Zum einen werden sie mit Hilfe eines Gegensatzes, zum Beispiel von hell und dunkel, gebildet, wobei die Übergänge durch die unterschiedliche Intensität der Reize entstehen. Zum anderen resultieren sie aus der Verrechnung unterschiedlicher Werte zu einem Mittelwert, dem dann ein sinnlicher Eindruck, zum Beispiel ein Farbton, zugeordnet werden kann. Häufig treten beide Varianten gleichzeitig auf. Treffen keine Schallwellen auf das Ohr, entsteht die Wahrnehmung „Ruhe“, treffen Schallwellen auf, dann bedeutet das „Geräusch“. Dieses Geräusch kann mit Hilfe der verschiedenen Sinneszellen weiter differenziert werden. Die unterschiedliche Frequenz der Schallwellen wird in unterschiedlichen Tonhöhen deutlich gemacht, ihre Intensität in verschiedenen Lautstärken. Die Töne wechseln sich mit kurzen Ruhepausen ab. Die konkreten Abfolgen von Tönen und Pausen lassen Rhytmen entstehen. Im Abgleich mit Erfahrungen kann letztlich eine Melodie identifiziert werden.

Wahrnehmungsmuster bildeten sich für alle Sinnesorgane heraus. Sie sind Bestandteil der Informationsverarbeitung in den für die einzelnen Sinne zuständigen Hirnarealen. Die Wahrnehmungsmuster der einzelnen Sinne sind deutlich voneinander unterscheidbar. Sie gehören quasi unterschiedlichen Sphären an. Wir bezeichnen sie als Sehen, Hören, Riechen, Schmecken, Tasten, Wärme-/Kälteempfinden oder Gleichgewichtssinn. Innerhalb dieser grundlegenden Wahrnehmungen gibt es, wie wir sahen, die Möglichkeit der Differenzierung, wodurch Details, wie unterschiedliche Geschmacksnuancen oder Gerüche, verschiedene Töne und Geräusche oder Formen, Farben und Helligkeiten, voneinander unterschieden werden können. Zu den Wahrnehmungen, die aus den Impulsen der Sinnesorgane rekrutiert werden, kommen Wahrnehmungen, die durch Informationen aus dem eigenen Körper entstehen, hinzu. Das können Wahrnehmungen wie Durst und Hunger sein, die einen Mangel signalisieren, oder Schmerzen, die eine Verletzung und damit eine Gefährdung der körperlichen Möglichkeiten anzeigen.

Eine weitere Gruppe von Wahrnehmungen betrifft die Gefühle. Gefühle drücken Bewertungen aus, die den Erfahrungen anheften. Wird eine aktuelle Information identifiziert, indem sie sich mit einer Erfahrung verbindet, wird das mit der Erfahrung verbundene Verhaltensmuster als mögliche Reaktion aktiviert. Mit der Aktivierung des Verhaltensmusters wird auch eine körperliche Empfindung, ein Gefühl erzeugt, dessen Wahrnehmung in den Prozess der Entscheidungsfindung einfließt. Erst durch die Wahrnehmung des mit der Erfahrung verbundenen Gefühls erhält die Information Relevanz, da sie nun in den Entscheidungsprozess einfließen kann. Durch die Verstärkung des mit dem priorisierten Verhalten gekoppelten Gefühls und dessen entsprechende Wahrnehmung kann die Entscheidung dann zur Tat werden.

Mit der wachsenden Bedeutung der sozialen Beziehungen für das Leben und Überleben fließen auch Bewertungen entsprechender Konstellationen in der Gruppe in die Entscheidung ein. Auch hier sind es die Gefühle, die die Bewertung einzelner Individuen oder Situationen widerspiegeln, deren Wahrnehmung die anstehenden Entscheidungen beeinflussen. Mit der zunehmenden Reflexion der Beziehungen in der Gruppe und der eigenen Stellung in ihr tritt allerdings ein weiterer Faktor in die Entscheidungsfindung ein – das Kalkül. Das Kalkül zielt nicht in erster Linie auf die Lösung einer anstehenden Aufgabe, sondern vielmehr auf die Herstellung eines Kräfteverhältnisses in der Gruppe, das zum eigenen Vorteil gereicht. Für einen derartigen kurz- oder mittelfristig angelegten Plan braucht man natürlich eine Vorstellung davon, was der eigene Vorteil sei und wie man ihn erreichen kann. Damit solch ein Plan Relevanz erreicht, muss er ebenfalls mit Gefühlen verknüpft sein, die wahrgenommen werden. Diese Gefühle können aus Erfahrungen resultieren, die in einer ähnlichen Situation bereits gesammelt werden konnten, sie entstammen Beobachtungen darüber, wie es sich andere bevorteilte Individuen gut gehen ließen.

Um auf der Basis dieser vielfältigen Informationen und Gefühle zu einer ganzheitlichen Bewertung der Situation zu gelangen und die Prioritäten des Handelns bestimmen zu können, müssen die unterschiedlichen Wahrnehmungen zusammengeführt und zueinander in Beziehung gesetzt werden. Diese Gesamtschau erfolgt in einem speziellen Areal der Großhirnrinde, in das die auf die einzelnen Wahrnehmungen spezialisielten Hirnareale ihre Ergebnisse liefern. Die Informationen der verschiedenen äußeren und inneren Quellen gehen jedoch nicht mit gleicher Gewichtung in den Prozess der Prioritätenfindung ein. Es sind im wesentlichen zwei Aspekte, die hier eine Rolle spielen. Zum einen sind es die unterschiedlichen Quellen der Informationen, die für die einzelnen Tierarten durchaus eine unterschiedliche Gewichtung erlangten. Bei den Primaten ist die Gesamtschau in starkem Maße durch visuelle Quellen geprägt, bei Hunden nimmt daneben der Geruchssinn eine herausgehobene Stellung ein. Maulwürfe werden wohl stärker durch ihren Berührungssinn geleitet. Die jeweils dominierenden Sinne prägen die Gesamtschau in besonderem Maße, aber auch alle anderen Informationsquellen finden in der Auswertungsmatrix ihren artspezifischen Platz. Diese Matrix kann mit ihrer Struktur jedoch nur das Schema der Auswertung liefern. Die einzelnen Informationen besitzen darüber hinaus eine unterschiedliche oder sich verändernde Dringlichkeit. Dieser zweite Aspekt wird über die Intensität des Reizes vermittelt. Er beeinflusst mit seiner Dynamik die Entscheidungsfindung erheblich.

 

Der gesamte Abschnitt ist mit „Bewusstsein“ überschrieben. Trotzdem kommt dieser Begriff im Text nicht vor. Er wurde nicht gebraucht. Man könnte einwenden, dass der moderne Mensch mit seinen Besonderheiten bisher nicht Gegenstand der Betrachtung war. Würde Bewusstsein jedoch nur dem modernen Mensch vorbehalten sein, dann verschwände der evolutionäre Zusammenhang, „Bewusstsein“ müsste quasi aus dem Nichts erwachsen. Andererseits, das, was mit Bewusstsein bezeichnet wird, ist der Prozess der Informationsverarbeitung, der dem Ziel dient, die Prioritäten des Handelns festzulegen. Dazu müssen unterschiedliche Informationen zueinander in Beziehung gesetzt und mit Erfahrungen abgeglichen werden. Die Fähigkeit, auf dieser Basis Entscheidungen über das sinnvollste Verhalten zu treffen, ist in einem langen evolutionären Prozess entstanden. Geht sie verloren, zum Beispiel weil das Gehirn schwerwiegend verletzt wurde, dann setzt ein bewusstloser oder besinnungsloser Zustand ein. Informationen der Sinne können nicht mehr verarbeitet werden. Die primären Lebensfunktionen bleiben jedoch erhalten, da sie von den Teilen des Gehirns gesteuert werden, die automatisch, das heißt nach ererbten Mustern und ohne die Notwendigkeit individueller Entscheidungen, funktionieren. Für die Abgrenzung eines bewussten von einem bewusstlosen Zustand ist der Begriff „Bewusstsein“ durchaus sinnvoll, für die Beschreibung der informationsverarbeitenden Prozesse selbst eher weniger.

zuletzt geändert: 23.08.2016

Quelle Artikelbild: online-mit-tieren.com

 

Gefühle

tierische Gefühle

Eines der großen Mysterien des Lebens sind die Gefühle. Dem einen bescheren sie eine Hochstimmung, dem anderen quälende Pein. Sie stimulieren oder depremieren, sie belohnen und bestrafen. Und warum das alles?

Gefühle sollen helfen, die Prioritäten des Handelns zu bestimmen und diese dann in die Tat umzusetzen. Auf der einen Seite war es speziell für die Tiere wichtig, möglichst viele Informationen aus der Umwelt und über den eigenen Körper zu sammeln, um das eigene Verhalten rationell auf den Erhalt der eigenen Existenz respektive auf das Überleben der Art auszurichten. Auf der anderen Seite galt es, die immer vielfältiger werdende Informationsflut zu bändigen. Es musste gelingen, die verschiedenen Informationen zueinander in Beziehung zu setzen, um eine Entscheidung über das sinnvollste Verhalten herbeizuführen. Beide Faktoren, die wachsende Informationsflut und die steigenden Anforderungen an den Prozess der Prioritätenfindung, sind zwei Seiten der selben Medaille.

Informationen treten als Wirkungen auf, die an das Gehirn weitergeleitet werden, um dort das der Information entsprechende Verhaltensmuster anzuregen. Das Verhaltensmuster in Form eines neuronalen Netzes veranlasst die Bereitstellung von Botenstoffen, die zu den für die bevorstehende Handlung erforderlichen Mitspielern, zum Beispiel Muskeln und inneren Organen, transportiert werden, um sie zu aktivieren. Sind vielfältige Informationen, womöglich mit divergierenden Anforderungen, eingegangen, ist erst einmal zu klären, welcher Information und damit welcher Handlung die höchste Priorität gebührt. Die Art und Weise, wie Lebewesen die Prioritäten des Handelns bestimmen, hat sich im Laufe der Evolution verändert. Bei Pflanzen wie auch bei den ersten Tierformen bis hin zu Insekten und Krebsen lösen bestimmte eingehende Informationen genetisch vorgegebene Reaktionen aus. Das heißt, ein äußerer Reiz versetzt direkt ein neuronales Netz und damit ein Verhaltensmuster in Aktion. Die Priorität des Handelns ist in der Verbindung zwischen der Sensorzelle und dem aktivierten neuronalen Netz genetisch fixiert. Individuelle Entscheidungen sind nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen. Als das Gedächtnis ins Spiel kam, konnten zunehmend auch komplexe Informationen verarbeitet werden. Sie sind nicht direkt mit einem Verhaltensmuster verknüpft. Sie müssen vielmehr mit Hilfe von Erfahrungen identifiziert und bewertet werden, um in eine Entscheidung über das weitere Verhalten einfließen zu können.

Im Laufe der Evolution wuchsen die Menge und die Komplexität der generierbaren Informationen schrittweise. Einen frühen Höhepunkt erreichte die Entwicklung mit dem Zeitalter der Saurier. Bevor diese in einem großen Showdown von der Erde verschwanden, hatten sie sich in Millionen von Jahren im Überlebenskampf behauptet. Fressen und selbst nicht gefressen werden, war auch für sie die immer wiederkehrende Herausforderung. Da mag so ein Saurier gerade einen genialen Platz zum Fressen gefunden haben, als ihm seine Sinnesorgane Informationen liefern, die auf einen räuberischen Zeitgenossen schließen lassen. Jetzt muss er sich entscheiden, ob er weiter fressen oder besser davonlaufen soll. Zu der Erfahrung, die ihm geholfen hat, den Räuber zu identifizieren, gehört auch eine Bewertung der Information, die sich in einem Gefühl ausdrückt. Dieses Gefühl, nennen wir es Furcht, treibt den Saurier zur Flucht, egal wie verlockend das Grünzeug gewesen sein mag. Ist die registrierte Gefahr vorüber, können wieder andere Gefühle, wie Hunger oder Durst, das Handeln bestimmen, denn letztlich können auch Nahrungs- und Wassermangel lebensbedrohlich sein. Je nachdem, welche Gefahr überwiegt, wird sich das mit ihr verbundene Gefühl durchsetzen und das Verhalten bestimmen.

Wird eine Information mit Hilfe von Erfahrungen identifiziert, aktiviert sie das mit der Erfahrung verbundene Verhaltensmuster, sei es zur Abwehr einer Gefahr oder zur Beseitigung eines Mangels. Das ebenfalls ausgelöste Gefühl treibt zur Tat. So wird eine hungrige Löwin voller Jagdfieber nach Beute Ausschau halten. Aber nicht nur Mangelzustände und Gefahren gehören zum Leben. Genauso wichtig ist es, mit der mühsam erlangten Energie hauszuhalten und dem Körper Phasen der Regeneration zu gewähren. Ist der Löwe satt, wird er schläfrig. Das heißt, der volle Magen signalisiert dem Gehirn, dass nach Jagen und Fressen nun ein Schläfchen angezeigt sei. Das Gehirn veranlasst daraufhin die Ausschüttung entsprechender Botenstoffe und der Löwe legt sich genüsslich in die Sonne, die Ruhepause hat er sich verdient. Nun gibt es im Rudel ein paarungsbereites Weibchen, das, statt ihm die Ruhe zu gönnen, um ihn herumschleicht und ihn zu verführen sucht. Welches Gefühl wird die Oberhand gewinnen – sein Ruhebedürfnis oder seine Pflicht, für Nachwuchs zu sorgen? Wahrscheinlich weiß er, was er zu tun hat. Allerdings wird er nicht aus lauter Pflichtgefühl das Seine beisteuern, vielmehr werden die Informationen, die ihm seine Nase über die Löwin vermitteln, ihn in Paarungsbereitschaft versetzen, ihn geil machen. Dieses Gefühl setzt sich gegen das Ruhebedürfnis durch und der Löwe schreitet zur Tat. Wahrscheinlich wird er für sein Engagement zur Bewahrung der Art mit einem positiven Gefühl belohnt. Die in diesem Zusammenhang ausgeschütteten Botenstoffe lassen ihn auch wieder zur Ruhe kommen. Vielleicht kann er ja doch noch ein Schläfchen halten. Zuckerbrot und Peitsche, positive und negative Gefühle treiben ihn an, steuern sein Verhalten. Es sind Gefühle, die Behagen oder Unbehagen auslösen, die angenehm oder unangenehm sind, die man vermeiden will oder von denen man nicht genug bekommen kann. Stimulierend oder bremsend – mehr Gefühle braucht es nicht.

Was sind dann aber Durst, Hunger oder Müdigkeit? Es sind Signale des Körpers, mit denen er über seinen Zustand oder seine Bedürfnisse informiert. Sie werden als angenehm oder als unangenehm empfunden. Ihre Wahrnehmung gibt gleichzeitig einen Hinweis auf die Ursache des Gefühls. Die Stärke des wahrgenommenen Gefühls bestimmt seine Gewichtung in der Prioritätenfindung. Das Unbehagen wegen eines bisschen Hungers wird nicht unbedingt die Handlung prägen, die Pein großen Hungers schon. Sie kann im konkreten Moment jegliches andere Gefühl überlagern. Ähnliches gilt für Schmerzen. Grundlage für den Schmerz sind Informationen von Nervenzellen, die Verletzungen an inneren Organen oder an der Außenhaut signalisieren. Diese Informationen lösen, je nach Art der signalisierten Verletzung, festgelegte körperliche Reaktionen aus. Das Immunsystem wird vielleicht aktiviert oder an der verletzten Stelle wird Energie freigesetzt, um Krankheitserreger abzutöten und die Bildung neuer Zellen zu erleichtern. Wird die Verletzung als schwerwiegend bewertet, wird dies dem Gehirn gemeldet, das daraufhin ein Schmerzgefühl auslöst. Durch die Wahrnehmung des Schmerzes ist es dem Tier möglich, die Verletzung zu lokalisieren und gleichzeitig seine Schwere zu erfahren. So kann es die Wunde lecken und mit Hilfe der im Speichel vorhandenen antiseptischen und blutstillenden Stoffe die Heilungschancen verbessern. Da Schmerz in hohem Maße unangenehm ist, erzwingt er förmlich eine Handlung, um ihm zu entgehen und dadurch vielleicht das Leben zu retten.

Selbst wenn ein bestimmtes Gefühl das Verhalten prägt, so sind doch immer auch andere Gefühle unterschwellig vorhanden, denn jede eintreffende Information aktiviert eine Erfahrung und das mit ihr verbundene Gefühl. Mit der Entwicklung der Sinne wuchs die Flut der Informationen jedoch gewaltig. Würde tatsächlich jede dieser ungeprüften Informationen eine Erfahrung und damit ein Verhaltensmuster aktivieren und ein Gefühl auslösen, entstünde eine Situation, die Entscheidungen eher verhindern als befördern würde. Die Informationsflut musste also irgendwie, zum Beispiel durch Installation einer Einlasskontrolle für das Großhirn eingedämmt werden. Dort werden nach einem ersten Abgleich mit gespeicherten Dateien fehlerhafte und nicht identifizierbare Informationen ausgesondert. Andere Einlasssuchende erhalten das Prädikat „minderwertig“ und werden ebenfalls verworfen. Noch andere werden lediglich für die Steuerung der Bewegung benötigt und deshalb ans Kleinhirn verwiesen. Letzteres gilt für eine Vielzahl visueller Informationen, die im Kleinhirn verarbeitet werden, ohne dass weitergehende Entscheidungen im Großhirn erforderlich sind. Übrig bleiben die Informationen, die für die Optimierung des Verhaltens wichtig erscheinen. Nur diesen wird Einlass ins Großhirn  gewährt, wo sie eine oder mehrere Erfahrungen aktivieren. Das mit der Erfahrung verbundene Verhaltensmuster löst die Produktion und Freisetzung von Botenstoffen aus, die ihrerseits Zellen und Organe auf die eventuell anstehende Handlung vorbereiten. Die damit verbundenen körperlichen Veränderungen werden als Gefühl wahrgenommen. Außerdem werden durch das aktivierte Verhaltensmuster auch spezielle Nervengeflechte angeregt, deren Aufgabe es ist, dem entstehenden Gefühl eine spezifische Ausprägung zu verleihen und es gegebenenfalls zu verstärken.

Nun haben wir geprüfte Informationen, denen Verhaltensmuster und Gefühle zugeordnet sind, wir haben aber noch keine Entscheidung darüber, welcher Handlung höchste Priorität gebührt. Dazu müssen die verschiedenen Informationen zueinander in Beziehung gesetzt werden. Waren bei der ersten Sichtung nur Details als Informationen erkannt worden, so sind in einem nächsten Schritt alle Details, die von einem Sinnesorgan geliefert werden, zusammenzuführen und als Gesamtheit zu bewerten. Wenn zum Beispiel eine Vielzahl von Geruchspartikeln identifiziert werden, dann resultiert daraus eine spezifische Kombination, die Rückschlüsse auf deren Quelle erlaubt. Das in der Kombination enthaltene Informationspotential kann jedoch nur durch den Abgleich mit Erfahrungen zu bereits identifizierten Geruchsbildern erschlossen werden. Die Erfahrungen sind, je nach dem Sinn, von dem sie stammen, in spezialisierten Arealen der Großhirnrinde gespeichert. Dort werden auch die Detailinformationen der jeweiligen Sinne zum Zwecke der Verarbeitung und des Abgleichs hingeleitet.

Bereits bei der Eingangskontrolle waren den Informationen Erfahrungen sowie die mit ihnen verbundenen Verhaltensmuster und bewertenden Gefühle zugeordnet worden. Kommt nun die komplexe Auswertung der Informationen eines Sinnesorgans zu einer von der Eingangsbewertung abweichenden Beurteilung, dann werden Botenstoffe auf den Weg gebracht, die die bereits hervorgerufenen Gefühle dämpfen oder verstärken. Stellt sich später in der Reflexion der gesamten Aktion heraus, dass die Bewertung der Situation doch nicht zutreffend war, dann muss die bisherige Erfahrung durch Modifikation der ihr anheftenden Gefühle angepasst werden. Das Gedächtnis ist also nichts statisches. Gespeicherte Erfahrungen werden immer wieder überprüft und gegebenenfalls verändert. Erfahrungen, die nicht benötigt werden, verblassen. Der Marker, der bestimmt, ob eine Erfahrung im Gedächtnis erhalten bleibt oder nicht, ist die Bedeutung, die ihr zugemessen wird.

Die Bedeutung oder Bewertung der Erfahrungen wird duch zwei Faktoren bestimmt. Der eine Faktor, ist die Häufigkeit, mit der die Erfahrung aufgerufen wird. Je öfter sie erfolgreich genutzt wird, umso höher wird ihre Wertschätzung, umso stabiler prägt sie sich aus. Diese Art und Weise eine Bewertung zu manifestieren, ist für das Kleinhirn, das heißt für die Steuerung von Bewegungen typisch. Der andere Faktor, in dem sich eine Bewertung ausdrückt, ist das Gefühl, mit dem die Erfahrung in das Gedächtnis eingeht. Die Kenntlichmachung einer Bewertung mittels eines Gefühls ist wiederum für im Großhirn gespeicherte Erfahrungen charakteristisch. Je stärker dieses markierende Gefühl ist, desto häufiger, das heißt auch bei geringen Übereinstimmungen mit der aktuellen Information, wird diese Erfahrung herangezogen. Es könnte ja sein, dass das starke Gefühl aus einer überaus bedrohlichen Situation resultierte und es deshalb wichtig wäre, diese Erfahrung breit in die Entscheidungsfindung einzubeziehen, um das Leben vor ähnlichen Gefahren zu bewahren. Im Extremfall kann eine dominierende Erfahrung allerdings das gesamte Verhalten eines Lebewesens prägen und es abnorm werden lassen.

Erfahrungen spielten für die Informationsverarbeitung eine immer größere Rolle. Sie erwiesen sich als Basis, auf der weitere Entwicklungen aufbauen konnten. dazu mussten möglichst viele Erfahrungen zusammengetragen werden. In den entstehenden  Erfahrungsschatz gehen nicht nur eigene Erlebnisse ein, denn auch andere Tiere machen Erfahrungen, die sie weitergeben können. Um Erfahrungen weiterzugeben, muss man sich irgendwie untereinander verständigen. Eine derartige Kommunikation kann zum Beispiel mit Hilfe von Bewegungen, Körperhaltungen oder Lauten erfolgen. Mitunter wird die Situation, auf der die Erfahrung beruht, regelrecht vorgespielt. Auf diese Weise werden die Gefühle, die mit der vorgespielten Situation verbunden waren, auf den Beobachter übertragen. Sie gehen wie eine eigene Erfahrung mit entsprechender Bewertung ins Gedächtnis ein. Das junge Tier mag nicht von Geburt an wissen, welche Zeitgenossen eher harmlos und welche zum Fürchten sind. Es muss dies aus eigenen Erlennissen oder eben von den Älteren lernen, wobei letzteres deutlich ungefährlicher ist. Der Nachwuchs lernt natürlich auch, welche Pflanzen besonders nahrhaft sind und wo sie gefunden werden, oder wo die Chancen steigen, auf Wasser zu stoßen. Allerdings erwirbt jeder Vertreter einer Art seine Erfahrungen für sich, das heißt individuell. Das hat zur Folge, dass die Reaktionen der einzelnen Tiere in vergleichbaren Situationen durchaus unterschiedlich ausfallen können.

Neben diesen auf Erfahrungen basierenden Entscheidungen gibt es aber auch Reize, zu denen subjektive Interpretationen nicht zugelassen sind. Es sind die grundlegenden Prozesse des Lebens und Überlebens, in denen entsprechende Handlungen weiterhin automatisch, das heißt nach ererbten uniformen Mustern, herbeigeführt werden. Mit dem sich erweiternden Erfahrungsschatz wächst jedoch der Anteil der Entscheidungen, die auf subjektiven Bewertungen beruhen. Umgekehrt, kann man bei Menschen, die schrittweise ihr Gedächtnis verlieren, beobachten, dass sie mit ihren Erfahrungen auch die Fähigkeit verlieren, Entscheidungen zu treffen.

zuletzt geändert: 13.08.2016

vgl. auch: Entdeckungsreise durch das Gehirn, Gehirn & Geist spezial, Nr. 1/ 2011

1) ebenda, Seite 34

GEO kompakt Nr. 28, Intelligenz, Begabung, Kreativität

Quelle Artikelbild: freshideen.com

Entscheidungen

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Immer muss man sich entscheiden – welchen Weg man gehen soll, um ans Ziel zu gelangen, wie man sich verhalten soll, um erfolgreich zu sein, was man tun soll, um jemanden für sich zu gewinnen. Oft geht es darum, das eigene Verhalten zu optimieren, manchmal auch darum, die richtige Alternative zu wählen. So oder so, Entscheidungen betreffen immer die Auswahl einer von mehreren möglichen Varianten des Handelns. Ziel ist es, der Variante Priorität zu geben, die den größten Erfolg verspricht, oder die die höchste Dringlichkeit besitzt. Der Maßstab, an dem sich Erfolg oder Dringlichkeit messen, ist in letzter Konsequenz die Erhaltung des Lebens, des eigenen und das der Art.

Die Erhaltung des Lebens erfordert den Schutz vor Gefahren genauso wie die Bereitstellung von Stoffen und Energie für dessen permanente Erneuerung. „Fressen oder Gefressenwerden“ war die Herausforderung, die das Leben von Anbeginn an begleitete. Bereits die Einzeller mussten Vorsorge treffen, um den permanent vorhandenen Gefahren zu begegnen. Sie entwickelten Abwehr- und Fluchtverhalten, die bei einem bestimmten äußeren Reiz, zum Beispiel einer Berührung, automatisch in Gang gesetzt werden. Eine Entscheidung ist dazu nicht erforderlich. Pflanzen sind meist diejenigen, die gefressen werden. Sie können vor ihren Feinden nicht davonlaufen, sie können sich nur zur Wehr setzen, indem sie sich Stacheln zulegen, Gifte bilden oder den Tieren auf andere Weise den Verzehr verleiden. Diese Strategien zur Verteidigung sind im Bauplan der Pflanze verankert, individuelle Entscheidungen sind nicht vorgesehen. Viele Tiere bis hin zu Krebsen und Insekten haben ebenfalls Strategien des Überlebens entwickelt, die automatisch aufgerufen werden, sobald ein bestimmter Reiz registriert wird. Da sticht die Wespe schon mal, auch wenn man ihr gar nichts Böses will. Sie tut das nicht mit Absicht, es passiert eben. Es hat auch nichts mit der gestochenen Person zu tun, die ist ihr egal. Die gestochene Person hat lediglich etwas getan, was dieses Abwehrverhalten auslöste.

Vieles wurde anders als das Gedächtnis entstand. Mit seiner Entwicklung ging auch eine Veränderung des Gehirns einher. Zum „angestammten“ Teil, der die Körperfunktionen reguliert und automatische Reaktionen auf bestimmte äußere Reize auslöst, kamen weitere Teile hinzu. In dem einen, dem Kleinhirn, sind die ererbten respektive erworbenen Bewegungsmuster konzentriert. Dieser Teil des Gehirns verarbeitet die Informationen zur Ausrichtung des Körpers im Raum wie auch visuelle und andere Reize, mit denen die Gegebenheiten des direkten Umfelds erfasst werden. Auf dieser Basis koordiniert und steuert es die Bewegungen. In dem anderen Teil, dem Großhirn, sind die ererbten und erworbenen Verhaltensmuster versammelt. Dort werden sowohl die Bedürfnisse des Körpers erfasst als auch die Informationen der Sinnesorgane verarbeitet. Die Informationen werden mit den gespeicherten Erfahrungen abgeglichen, um in Abwägung von Gefahren und Bedürfnissen die Prioritäten des Handelns zu bestimmen.

Jede Situation ist durch eine Vielzahl, teilweise sehr spezieller Details charakterisiert. Müsste sich der Abgleich von Informationen mit Erfahrungen auf der Basis der Identität ihrer Merkmale vollziehen, wären kaum Treffer zu landen. Um die Erfahrungen nutzen zu können, müssen sie auf wesentliche Faktoren und Abläufe reduziert werden, anhand derer die aktuellen Ereignisse den Erfahrungen zugeordnet werden können. Mit der Reduzierung der Erfahrungen auf Wesentliches wird es auch möglich, mehrere ähnliche Ereignisse zu einer Erfahrung zusammenzufassen beziehungsweise neue Erlebnisse immer wieder modifizierend einfließen zu lassen. Die Erfahrung beinhaltet aber nicht nur wesentliche Faktoren und Abläufe sondern auch deren Bewertung. Wurde zum Beispiel eine Gefahr richtig eingeschätzt und es gelang, rechtzeitig das Weite zu suchen, dann wird diese positive Erfahrung die zukünftige Einschätzung der Situation beeinflussen, denn durch die Verknüpfung der aktuellen Information mit der entsprechenden Erfahrung wird die Bewertung auf die neue Information übertragen. Die Bewertungen bilden die Grundlage für die Einschätzung der Situation auf damit für die Entscheidung über das anstehende Verhalten. Nachdem die Entscheidung gefallen ist und in einer Handlung umgesetzt wurde, muss jedesmal überprüft werden, ob die Einschätzung der Situation tatsächlich den Gegebenheiten entsprach. War die eingeleitete Aktion erfolgreich, dann geht diese Bestätigung aufwertend in die Erfahrung ein. Endete sie jedoch unerwarteterweise in einem Desaster, müssen die Prämissen für die Einschätzung der Situation überprüft werden. Neubewertungen sind erforderlich.

Das Sammeln und Nutzen von Erfahrungen wurde insbesondere für die Wirbeltiere prägend. Als erste Vertreter der Wirbeltiere gelten urzeitliche Kreaturen, die den heutigen Neunaugen ähnelten. Aus ihnen gingen die Fische hervor. Ein Charakteristikum der meisten Fische ist die dominierende Rolle ihres Kleinhirns. Offensichtlich hatte für die Fische die Anpassung von Bewegungsabläufen an die konkreten Umweltbedingungen einen besonders hohen Stellenwert. Die Auswahl alternativer Verhaltensmuster spielte dagegen eine vergleichsweise geringe Rolle. Mit dem Landgang wurden die Gegebenheiten, denen sich das Verhalten der Tiere anpassen musste, jedoch ungleich vielfältiger. Für diese Anpassung waren deutlich mehr Informationen aus der Umwelt erforderlich. Zur Erlangung dieser Informationen bildeten sich komplexe Sinnesorgane heraus. Wahrscheinlich war es der Geruchssinn, der sich zuerst entwickelte, das legt zumindest das Gehirn der Amphibien nahe.

Mit dem Geruchssinn werden Partikel, die durch die Luft herangeweht werden, registriert. Der große Vorteil dieser Wahrnehmung besteht darin, dass sie auf potentielle Nahrung oder auf Gefahren hinweist, die sich noch in Distanz zum eigenen Körper befinden. Auf diese Weise öffnet sich ein Zeitfenster, das eine Prüfung der Informationen, aber auch den Einsatz neuartiger Verhaltensmuster ermöglicht. Um die herangewehten Partikel als Informationsquelle nutzen zu können, müssen sie eingefangen und identifiziert werden. Einzeller hatten Sensoren hervorgebracht, die auf bestimmte stoffliche Strukturen, die durch das Wasser herangespült werden, reagieren. Diese Fähigkeit konnte genutzt werden, um nunmehr Stoffe, die durch die Luft heranwehen, zu bestimmen. Die dazu erforderlichen Sinneszellen sind in den Organen zur Luftaufnahme, und dort in einem feuchten Umfeld, platziert. Wird nun durch eine Sinneszelle ein Stoff erfasst, auf dessen Struktur sie spezialisiert ist, dann generiert sie einen elektrischen Impuls, der an das Gehirn weitergeleitet wird. Dort aktiviert der Impuls ein genetisch festgelegtes Verhalten. Sind die Geruchspartikel mit einer Gefahr verbunden, zum Beispiel weil Rauch als Indiz für Feuer gilt, dann wird automatisch die Flucht gestartet. Es könnte aber auch eine paarungsbereites Weibchen in Riechweite auftauchen. Die identifizierten Geruchspartikel werden dann bei dem potentiellen Samenspender Paarungsverlangen auslösen. Das Prinzip ist in beiden Fällen gleich – ein Sensor registriert Partikel, auf die er spezialisiert ist, und löst einen Impuls aus, der zur Aktivierung eines vorherbestimmten Verhaltensmusters führt.

Die Fähigkeit, kleinste Partikel in der Luft zu erkennen, bietet jedoch weitaus mehr Informationspotential als das, was mit den wenigen grundlegenden Gerüchen, die sofort ein bestimmtes Verhalten auslösen, ausschöpfbar ist. Einerseits konnten die Sinneszellen weiter differenziert und damit die Zahl der identifizierbaren Stoffe erhöht werden. Andererseits können die Stoffe in ganz unterschiedlichen Kombinationen auftreten und auf diese Weise „Geruchsbilder“ formen. Diese Geruchsbilder sind sehr vielgestaltig, so dass eine direkte, genetisch geprägte Zuordnung zu einem vorherbestimmten Verhaltensmuster unmöglich wird. Die Identifizierung und Bewertung dieser komplexen Informationen muss auf einem anderen Weg erfolgen. In gewisser Weise hatten die Fische bereits eine Lösung für dieses Problem gefunden. Sie gleichen Informationen aus der unmittelbaren Umgebung mit gespeicherten und bewerteten Erfahrungen ab, um ihre Bewegungsmuster zu optimieren. Dieser Prozess vollzieht sich im Kleinhirn. Ein ähnlicher Prozess musste nun im Großhirn realisiert werden, um auf der Basis der konkreten Informationen zur Auswahl eines optimalen Verhaltensmusters zu gelangen. Das bedeutete jedoch, dass die Erfahrungen zu bereits identifizierten Gerüchen gespeichert werden mussten. Damit vervielfachten sich die Aufgaben des Großhirns.

Im Laufe der Zeit bildeten sich weitere komplexe Sinne aus. Von besonderer Bedeutung war sicher die Entstehung des Gehörs. Bewegungen anderer Lebewesen rufen Luftirritationen hervor. Kann man diese Luftbewegungen registrieren, erhält man unter Umständen Informationen über einen Räuber oder über eine potentielle Beute, die man bis dahin weder zu sehen noch zu riechen vermochte. Für diesen Zweck müssen die Luftbewegungen aber nicht nur registriert und lokalisiert, sondern auch gedeutet werden. Vor der Initiierung eines bestimmten Verhaltens ist also die Prüfung der eingegangenen Informationen mit Hilfe von gespeicherten Erfahrungen erforderlich, um sie bewerten zu können. Die Crux ist, dass die notwendigen Erfahrungen nicht vererbt werden können; man muss sie erwerben. Für die Säugetiere war das Hören zu einer überaus wichtigen Informationsquelle geworden. Nicht zuletzt deshalb wurde die schnelle Aneignung grundlegender akustischer Erfahrungen überlebenswichtig. Dieser Lernprozess beginnt bereits im Mutterleib. Im Laufe des Lebens kommen immer wieder neue Erfahrungen hinzu, die dabei helfen, akustische Informationen schneller und genauer einzuordnen.

Neben dem Geruch und dem Gehör erlangten auch visuelle Reize einen zunehmenden Stellenwert. Das Sehen war vor allem für die Orientierung in der direkten Umgebung und zur Steuerung der Bewegungen entstanden. Mit der Herausbildung des räumlichen Sehens eröffneten sich jedoch neue Perspektiven, nicht nur für die zielgerichtete Bewegung, sondern auch für das Verhalten insgesamt. Durch die bessere Orientierung konnte die Suche nach Nahrung räumlich ausgedehnt werden, Gefahren wurden schneller erkannt und es gelang, natürliche Gegebenheiten umfassender für eigene Zwecke zu nutzen. Um die Möglichkeiten visueller Informationen ausschöpfen zu können, müssen sie im Großhirn mit Erfahrungen abgeglichen und bewertet werden. Eine komplexe Verarbeitung visueller Informationen erfordert jedoch Zeit, die für die Steuerung einer Bewegung, für die diese Informationen ja weiterhin benötigt werden, nur begrenzt zur Verfügung steht. So braucht das Kleinhirn des Menschen für die Auswertung der visuellen Informationen zirka eine fünftel Sekunde, das Großhirn benötigt für deren komplexe Bewertung immerhin schon eine halbe Sekunde, und damit deutlich länger.1) Das daraus entstehende Dilemma löst sich auf, sobald die visuellen Informationen in beiden Hirnteilen, und dies relativ unabhängig voneinander, ausgewertet werden. Das Kleinhirn muss also im Rahmen der vom Großhirn vorgegebenen Aufgabe die Situation selbständig bewerten und ein optimales Bewegungsmuster auswählen. Das Großhirn darf den Dirigenten spielen, hat aber auf die Bewegung selbst wenig Einfluss.

Mit der Entwicklung der Sinne vielfachten sich, wie wir sahen, die Aufgaben des Großhirns. Zur Bewältigung der entstehenden Informationsflut bildete es nach Sinnesorganen spezialisierte Areale der Großhirnrinde aus. Außerdem meldet auch der Körper seine Bedürfnisse an,deren Befriedigung letztlich der Sinn allen Tuns ist. Die Informationen aus dem Körper müssen mit den Ergebnisse aus der Erkundung der Umwelt zusammengebracht werden, um zu einer Entscheidung über das weitere Verhalten zu gelangen. Für eine Entscheidung ist es notwendig, die unterschiedlichen Informationen in irgend einer Weise zueinander in Beziehung zu setzen, das heißt, ihnen eine Wertigkeit zuzuordnen. Man könnte sie zum Beispiel nach der Quelle, von der sie stammen, differenzieren. Der aus dem Körper kommenden Information, Nahrung erforderlich, könnte ein hoher Stellenwert beigegeben worden sein. Signalisieren allerdings äußere Sensoren eine akute Gefahr, weil ein gefährlicher Räuber aufgetaucht ist, dann muss diese Information Vorrang erhalten. Nicht Nahrungsaufnahme sondern Flucht wird zur Losung der Stunde. Neben der Art der Information kommt die Platzierung der Sinneszellen als Differenzierungsmerkmal in Betracht. Den Sensoren am Kopf könnte zum Beispiel eine höhere Priorität zugeordnet sein als den gleichen Sensoren am Hinterteil. Nicht zuletzt weist auch die Intensität eines Reizes auf die Dringlichkeit einer Information hin. Auf der Basis dieser Differenzierung lassen sich Prioritäten bestimmen.

An dieser Stelle will ich über ein Erlebnis berichten, das schon einige Jahre zurückliegt. Es war in Bulgarien. Dort gab es zu jener Zeit viele frei laufende Hunde, bei denen man nicht so genau wusste, ob sie jemanden zugehörten oder ob es streunende Hunde waren. Ich drehte eine kleine Joggingrunde, als plötzlich so ein Hund vor mir stand. Wir waren wohl beide erschrocken, der Hund fasste sich allerdings schneller als ich. Er fletschte die Zähne und knurrte mich böse an. Offensichtlich hatte er gelernt, dass Menschen eher Feinde sind. Tatsächlich wurden freilaufende Hunde in Bulgarien nicht gerade gut behandelt. Sie mussten sich häufig vor Schlägen und Fußtritten in Sicherheit bringen. Die Augen des Hundes hatten also Informationen an das Gehirn übermittelt, die auf einen Menschen schließen ließen. Seine Erfahrungen signalisierten ihm Gefahr. Das Gehirn setzte den Körper des Hundes in Alarmbereitschaft. Seine Alternativen waren Angriff oder Flucht. Dieser Hund entschied sich für den Angriff beziehungsweise für die Androhung eines solchen. Dass er sich für diese Alternative entschied, hatte wahrscheinlich zwei Gründe. Einmal war es wohl ein Typ Hund, der eher zur Aggressivität neigte. Auch bei Hunden gibt es einige, die eher den Kampf und andere, die in einer vergleichbaren Situation eher die Flucht bevorzugen. Das mag mit den jeweiligen Erfahrungen, aber auch mit der genetischen Disposition des Tieres zusammenhängen. Der Körper des einen Tieres setzt, unabhängig von den Erfahrungen, mehr Botenstoffe frei, die aggressives Verhalten heraufbeschwören, als der eines anderen. Sie sind eben von unterschiedlichem Temperament.

Neben dieser Disposition hatte der Hund sicher an meiner Körpersprache erkannt, dass ich erschrocken war. Er hatte gewiss auch gerochen, dass mich Angst beschlichen hatte. Beides mag seine Entscheidung zu einer Angriffsdrohung beeinflusst haben. Mein Instinkt riet mir zur Flucht. Mein Wissen über Hunde sagte mir, dass ein Fluchtversuch den Hund wohl eher ermuntern würde, tatsächlich zuzubeißen. Also entschloss ich mich, einen Gegenangriff vorzutäuschen. Ich habe den Hund laut beschimpft und bin, mit den Armen fuchtelnd, einen Schritt auf ihn zugegangen. Das war ihm nicht geheuer. Er bewertete die Situation neu und zog knurrend von dannen, jedenfalls ein paar Schritte. Noch war sein Körper im Angriffsmodus, der erst ein Stück weit durch die Neubewertung der Situation und den damit ausgeschütteten, auf die Flucht vorbereitenden Botenstoffen, gedämpft wurde. Kaum hatte ich mich jedoch umgedreht, um meinen Lauf fortzusetzen, war der Hund wieder zähnefletschend hinter mir. Das Spielchen haben wir mehrmals wiederholt, wobei meine vorgetäuschten Angriffen immer mutiger wurden. Irgendwann entkam ich schließlich seiner Aufmerksamkeit.

Der Hund hat die sich verändernde Situation immer wieder neu bewertet und sein Verhalten angepasst. Offensichtlich sind ihm dazu erhebliche Spielräume gegeben, da er selbst in einer potentiell gefährlichen Lage die Möglichkeit hat, diese auf der Basis eigener Erfahrungen zu bewerten. Es bleibt die Frage, warum mir diese Episode nach so vielen Jahren noch immer in lebhafter Erinnerung ist. Es war halt mein erstes Zusammentreffen mit einem streunenden Hund, und ich hatte offensichtlich mehr Schiss als mir lieb war. Das erste derartige Erlebnis und das starke Gefühl haben diese Episode tief in meinem Gedächtnis verankert. Da sich eine ähnliche Situation bis heute nicht wiederholt hat, wurde sie auch nicht durch andere Erfahrungen relativiert. Gefühle spielen bei der Bewertung von Situationen also offensichtlich eine Rolle. Nur was, um Himmels Willen, sind Gefühle?

zuletzt geändert: 13.08.2016

vgl. Entdeckungsreise durch das Gehirn, Gehirn&Geist spezial, Nr. 1/2011

Quelle Artikelbild: reformiert-info.de

Boten

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Leben ist ohne Informationen undenkbar. Informationen in Form des genetischen Bauplans werden benötigt, damit ein Lebewesen überhaupt entstehen kann. Ist es dann entstanden, soll es wachsen und sich vermehren. Dafür braucht es Energie und allerlei Stoffe, die es aus dem Wasser oder dem Boden, aus der Luft oder von anderen Lebewesen beziehen muss. Um an diese Ressourcen zu gelangen, ist es notwendig zu wissen, wo sie zu finden sind und wie man dorthin gelangt. Das Lebewesen muss sich also in seiner Umwelt orientieren und dazu vielfältige Informationen aufnehmen. Informationen über die Umwelt werden vor allem mittels Sensoren in und auf der äußeren Hülle gewonnen. Sie  werden dann durch den Körper transportiert und zu den Teilen gebracht, die aktiv werden sollen. Für den Transport braucht die Information ein Medium, in dem sie gespeichert ist.

Was hat das nun mit einem reitenden Boten zu tun? In früheren Zeiten waren Boten dazu bestimmt, Kunde über gewesene oder erwartete Ereignisse zu übermitteln. Zu diesem Zweck transportierten sie Briefe oder andere Dokumente, die sie einem vorherbestimmten Empfänger überbrachten, damit dieser entsprechend tätig werden konnte. Die Informationen, die ein Lebewesen für sein Handeln benötigt, müssen ebenfalls von einem Absender zu einem vorherbestimmten Empfänger transportiert werden. Für den Transport braucht man Boten. Zugegeben, deren Fortbewegungsmittel sind andere als die der reitenden Boten früherer Zeiten, auch die Art und Weise, in der die Informationen gespeichert sind, unterscheidet sich. Im Körper werden keine Briefe transportiert, ein Speichermedium wird dennoch benötigt.

Bereits bei der Entstehung erster Lebensformen spielten Boten eine Rolle. Damit eine Zelle entstehen kann, benötigt die RNA eine Hülle aus Eiweißen, die Schutz gewährt und gleichzeitig den Austausch mit der Außenwelt reguliert. Will sich die Zelle vermehren, muss auch diese Hülle vervielfacht werden. Für die Synthese der dafür erforderlichen komplexen Eiweiße werden auf Veranlassung der RNA einfache Eiweiße, Enzyme genannt, gebildet. Die Enzyme treiben mit ihren spezifischen katalytischen Wirkungen die Herstellung der komplexeren Eiweiße, die für die Hülle benötigt werden, voran. Damit die Enzyme entstehen können, muss ihr Bauplan genauso wie der zeitliche Ablauf ihrer Bereitstellung gespeichert sein, und zwar in der Abfolge und der räumlichen Anordnung der RNA-Bausteine. Die Enzyme werden so zu Mittlern im Prozess der Vermehrung. Sie sind sowohl Werkzeug der RNA wie auch deren Bote, denn in der Spezifik ihres Aufbaus und in dem Zeitpunkt ihrer Aktivierung ist die Information zu einem Teilprozess der Vermehrung enthalten. Mit ihrer Entstehung und ihrem Wirksamwerden wird diese Information umgesetzt, mithin transportiert.

Diese Enzyme blieben nicht die einzigen Botenstoffe in der Natur. Im Laufe ihrer überaus langen Entwicklungsgeschichte haben die Einzeller eine Vielzahl solcher Boten hervorgebracht. Die jeweiligen Stoffe sind ganz unterschiedlich aufgebaut. Ihnen ist gemeinsam, dass sie einen Impuls von außen aufnehmen und sich wie auch ihre Außenwirkung in spezifischer Weise verändern. Die veränderte Außenwirkung verursacht oder befördert wiederum eine spezielle Reaktion beim Empfänger. Diese Reaktionen können so vielfältig sein, wie die Stoffe, die sie auslösen. Es kommt also darauf an, für die jeweils anstehende Aufgabe einen geeigneten Stoff zu finden, der die erforderliche Wirkung hervorbringt. So gesehen, ist alle Fortentwicklung von Leben vor allem davon abhängig, dass geeignete Botenstoffe für die zu realisierenden Prozesse gefunden werden. Die Einzeller leisteten in dieser Hinsicht ganze Arbeit. Sie fanden Botenstoffe, um innere Prozesse zu regulieren aber auch solche, die die Nutzbarmachung von Informationen aus der Umwelt für das eigene Leben ermöglichten. Sie schufen Lösungen, um Sonnenenergie in körpereigenen Strukturen zu speichern und bei Bedarf wieder freizusetzen. Und sie erlangten die Fähigkeit, sich aus eigener Kraft fortzubewegen.

Die Photosynthese wurde zur Grundlage für die erfolgreiche Entwicklung der Pflanzen, die eine erstaunliche Artenvielfalt ausbildeten. Das gilt auch für Pilze, die durch ihre Symbiose mit grünen Pflanzen an dieser Errungenschaft partizipieren. Allen Pflanzen, die Pilze eingeschlossen, ist gemeinsam, dass sie, wie die Einzeller, ihre Lebensprozesse praktisch ausschließlich mit Hilfe von Botenstoffen regulieren. Die Erlangung einer Information aus dem eigenen Korpus oder aus der Umwelt führt unmittelbar zur Bereitsstellung eines entsprechenden Stoffs. Der Botenstoff wird mit Hilfe des Wassers, der Luft oder anderer Medien zu denjenigen Zellen transportiert, die durch ihn zu einer Reaktion veranlasst werden sollen. Wenn beispielsweise das Wasser knapp wird, könnte eine Maßnahme sein, die Wurzeln tiefer zu treiben, um dort eventuell fündig zu werden. Natürlich geht das nur, wenn diese Reaktion im Bauplan der Pflanze als Fähigkeit angelegt ist. Die Information „Wassermangel“, möglicherweise in den Zellen der Baumkrone entstanden, löst dort automatisch die Produktion entsprechender Botenstoffe aus, die, in die Tiefenwurzeln gesandt, dort Wachstum veranlassen. Die Botenstoffe werden, wie die in den Blättern produzierten Zucker, mit Hilfe spezieller Zellen durch den gesamten Korpus des Baumes geleitet. In anderen Fällen wird die Luft als Transportmittel genutzt. Wenn zum Beispiel einzelne Blätter beginnen, Chlorophyll abzubauen, weil die Witterung herbstlich wird, dann senden sie Botenstoffe aus, die über die Luft zu anderen Blättern gelangen und dort analoge Prozesse bewirken. Auf diese Weise entsteht eine Kettenreaktion, die den gesamten Baum erfasst. Vielleicht werden auch Nachbarbäume einbezogen, denn Luft ist kein wirklich zielgenaues Transportmittel.

Die andere große Erfindung der Einzeller, die Bewegung aus eigener Kraft, sollte zu einer noch größeren Herausforderung für die Informationsverarbeitung werden. Dabei begann es eher harmlos. Einige Einzeller hatten Ausstülpungen ihrer Hülle gebildet, die sie bewegen konnten. Durch deren Bewegung entstanden im Wasser kleine Wellen, auf denen sie davonschwebten. Für die Bewegung der Ausstülpungen ist jedoch Energie erforderlich, und die ist ein rares Gut. Der Einsatz von Energie musste deshalb auf solche Situationen begrenzt bleiben, die einen Ortswechsel tatsächlich notwendig machten. Ein Ortswechsel wird für einen Einzeller vor allem dann wichtig, wenn am gegebenen Aufenthaltsort die Stoffe zum Überleben nicht mehr ausreichend vorhanden sind. Aus dem entstehenden Mangel heraus wird die Bildung von Botenstoffen veranlasst, die Bewegungen der Ausstülpungen hervorrufen. Diese Bewegungen sind nun zwar zweckgebunden, aber immer noch ziellos. Um der Bewegung ein Ziel geben zu können, werden Informationen aus der Umwelt benötigt. Die Einzeller entwickelten Sensoren, die auf Atom- und Molekülstrukturen von Nährstoffen reagieren. Trifft nun ein Atom oder Molekül mit einer entsprechenden Struktur auf eine solche sensibilisierte Stelle der Außenhaut, dann wird dort eine Reaktion ausgelöst, die zur Bildung eines Botenstoffs führt. Dieser Botenstoff aktiviert diejenigen Ausstülpungen, die eine Bewegung zu ihm hin ermöglichen. Welcher Sensor welche Ausstülpung aktiviert, ist wiederum im Bauplan der Zelle festgelegt.

Im Zuge der weiteren Entwicklung entstanden mehrzellige Lebewesen, die sich ebenfalls fortbewegen wollten. Für die Fortbewegung solcher Lebewesen sind die Aktionen verschiedenartiger Zellen zu koordinieren, das heißt, die Informationen respektive Botenstoffe müssen zu unterschiedlichen Zellen an unterschiedliche Orte eines ganzheitlichen Organismus transportiert werden. Transporte durch die Luft oder mit Hilfe von Wasser sind jedoch relativ langsam und außerdem unsicher. Das mag für den Baum, der unabänderlich am selben Platz verharrt, kein Problem darstellen, für ein Tier, das sich im Raum bewegen will, aber schon. Es musste also ein anderes Transportmittel gefunden werden, das die schnelle und zielgenaue Verbreitung der Informationen im gesamten Organismus ermöglichte. Diese Aufgabe übernahmen Nervenzellen. Sie bilden ein Leitungssystem, mit dessen Hilfe Informationen als elektrische Impulse durch den Körper gejagt werden. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Nervenzellen wie auch zwischen den Nervenzellen und den anderen Körperzellen werden wiederum mit Hilfe von Stoffen gesichert, die den elektrischen Impuls aufnehmen, sich verändern und die veränderte Wirkung auf die folgende Zelle übertragen. Ist die folgende Zelle ebenfalls eine Nervenzelle, wird ein elektrischer Impuls ausgelöst, der die Information weiterleitet. Ist die folgende Zelle jedoch eine Muskelzelle, könnte die ankommende Wirkung eine Kontraktion hervorrufen, das heißt, die betreffende Zelle in Bewegung versetzen.

Informationen über die Umwelt entstehen in der Regel durch Sensorzellen an der Außenhaut. Eine solche Information könnte sein, dass Fressbares aufgetaucht ist. Nun gilt es, aus dieser Information eine zielgerichtete Aktion werden zu lassen, die mit der angestrebten Nahrungsaufnahme endet. Dazu muss als erstes festgestellt werden, woher die Information kam und welche Bewegungen bis zur erstrebten Beute erforderlich sind. Falls die potentielle Beute ein Tier ist, dass sich ebenfalls bewegen kann, so muss es gefangen und einverleibt werden. Das heißt, außer den Muskeln und den Sensoren müssen gegebenenfalls auch die Waffen des Jägers bereit sein. Außerdem sollten die Energiebereitstellung wie auch die Verdauung auf die zu erwartenden Aufgaben eingestellt werden. Für die erfolgreiche Nahrungsbeschaffung sind also mehrere Teilprozesse erforderlich. Damit diese in Gang gesetzt werden, muss die Information, dass Fressbares aufgetaucht ist, planmäßig im Organismus verteilt werden. Zu diesem Zweck bildeten sich Netze von Nervenzellen, die in ihrer Struktur den Gesamtablauf des jeweiligen Prozesses, hier der Nahrungsaufnahme, abbilden. Nimmt nun ein Sensor der Außenhaut Fressbares in der Umwelt wahr, dann generiert er einen elektrischen Impuls, der dieses neuronale Netz aktiviert. Die Wirkung, ausgehend vom Sensor, verteilt sich über das Netz im gesamten Körper. Sie setzt bei den jeweiligen Empfängern die Produktion von Botenstoffen in Gang, die nun ihrerseits die erforderlichen Reaktionen in allen für die anstehende Jagd notwendigen Zellen hervorrufen.

Eine primäre Aufgabe blieb es, den Bewegungen eine Richtung zu geben. Die Einzeller hatten dieses Problem für ihre Zwecke gelöst. Die Bewegung mehrzelliger Wesen brachte jedoch neue Herausforderungen, musste doch die Aktivität einer Vielzahl von Zellen koordiniert werden. Um zum Beispiel eine Bewegungsrichtung allgemeingültig bestimmen zu können, muss der Raum, in dem man sich bewegen will, eine Ausrichtung erhalten. Mindestens vorn und hinten sowie oben und unten waren zu unterscheiden. Vorn und hinten ließen sich definieren, indem der Körper selbst voneinander unterschiedene Teile ausprägte. Einige spezialisierte Zellen, zum Beispiel zur Nahrungsaufnahme, wurden an dem einen Ende konzentriert, andere, zum Beispiel zum Ausscheiden der Stoffwechselabfälle, am anderen. Da speziell für das Auffinden und Einverleiben der Nahrung möglichst viele Informationen aus der Umwelt erforderlich sind, siedelte sich die Mehrzahl der Sensoren auf dieser Seite des Körpers an. Sie befanden dann auch: wo wir sind, ist vorn. Die Ausscheidung erfolgt nach der Verdauung, also hinten. Oben und unten waren durch die  Schwerkraft bestimmt. Außerdem bildeten sich bei den meisten Arten zwei beinahe gleiche Körperseiten aus, die die seitlichen Dimensionen der Bewegung erschlossen.

In diesem Koordinatensystem ließen sich nun eine Vielzahl von Bewegungsrichtungen definieren. Darüber hinaus waren Bewegungen nicht nur im Wasser sondern auch im Meeresboden möglich. Das heißt, es mussten unter Umständen nicht nur Bewegungen in unterschiedlichen Richtungen, sondern auch in unterschiedlichen Medien realisiert werden. Für alle Varianten wurden spezielle neuronale Netze zur Steuerung, mithin unterschiedliche Bewegungs- und Verhaltensmuster benötigt. Die sich vor diesem Hintergrund herausbildende Viefalt neronaler Netze machte es erforderlich, für jede einzelne Aufgabe das am besten geeignete Bewegungs- oder Verhaltensmuster auszuwählen. Um diese Auswahl zu erleichtern, wurden die entsprechenden neuronalen Strukturen auf engem Raum konzentriert. Gehirne entstanden, die in der Nähe des Ortes ihren Platz fanden, an dem auch die meisten Sinnesorgane angesiedelt waren. Auf diese Weise bildete sich ein Kopf heraus, der das Gehirn, die Organe zur Nahrungsaufnahme und die Mehrzahl der Sinnesorgane versammelte. Als Wegbereiter all dieser Neuerungen gelten urzeitliche Würmer, die sich damit einen Platz in unserer Ahnengalerie sicherten.

Urzeitliche Vorfahren der Fische gingen noch einen Schritt weiter. Sie schützten den Kopf vor äußeren Einflüssen und möglichen Beschädigungen durch einen stabilen Kasten. Diese Kästen, Schädel genannt, wurden für eine ganze Entwicklungslinie, die bis hin zum Menschen führt, charakteristisch. Mit der Herausbildung der Gehirne differenzierten sich auch die Aufgaben der Nervenzellen. Eine Gruppe dieser Zellen übernahm die Speicherung der Bewegungs- und Verhaltensmuster sowie der mit ihner Anwendung verbundenen Erfahrungen. Diese Nervenzellen müssen in der Lage sein, die entstehenden neuronalen Strukturen zu festigen, wenn deren Bedeutung für das Leben wächst. Sie müssen aber auch Verbindungen wieder lösen können, sollten sie nicht mehr benötigt werden. Eine andere Gruppe von Nervenzellen spezialisierte sich auf die Vernetzung der nach und nach entstehenden Hirnbereiche. Sie müssen vor allem fähig sein, eine Vielzahl solcher Verbindungen herzustellen, das heißt das Networking zu sichern. Eine dritte Gruppe wurde für den Transport der Informationen im Körper zuständig. Zu diesem Zweck bildeten sie einen Strang, der durch die gesamte Länge des Körpers führt. Von diesem Hauptstrang gehen Verzweigungen in alle seine Teile ab, so dass die Informationen planmäßig und schnell überallhin verteilt werden können.

Wird nun ein Umweltreiz registriert, das heißt, ein Sensor spricht an, dann sendet er diese Information in Form eines elektrischen Impulses über die Nervenleitungen an das Gehirn. Dort aktiviert der Impuls das dieser Wahrnehmung zugeordnete neuronale Netz eines Bewegungs- oder Verhaltensmusters, welches nun seinerseits die Produktion von Botenstoffen zur Aktivierung der für die bevorstehende Aktion erforderlichen Zellen veranlasst. Eine Kopplung der Signale einzelner Sensoren mit festgelegten Verhaltensmustern ist unter anderem für Insekten und Krebse typisch. Sie ist genetisch fixiert und für alle Tiere einer Art gleich oder uniform. Wie ist das aber mit der Bewegung dieser Tiere? Basiert sie ebenfalls auf festgelegten Mustern? Wenn eine Ameise den Weg zurück zu ihrem Volk sucht, zum Beispiel weil das gefundene Blatt abgeliefert werden soll, dann folgt sie einem fest verankerten Verhaltensmuster. In ihren Bewegungen, ihrem Lauf durch den Wald muss sie aber sehr wohl die konkreten Gegebenheiten des Weges berücksichtigen. Vielleicht muss sie über einen Zweig klettern oder eine abschüssige Stelle überwinden. Das Verhaltensmuster, Blatt nach Hause bringen, wird also mit kleinteiligen Bewegungsmustern für jeden Abschnitt der Gesamtbewegung untersetzt. Natürlich müssen die Bausteine der Gesamtbewegung ebenfalls in neuronalen Netzen angelegt sein, deren jeweilige Kombination jedoch in Anpassung an die konkrete Situation erfolgt. Mit anderen Worten, Zielgebung (Verhaltensmuster) und Ausführung (Bewegungsmuster) basieren auf getrennt voneinander existierenden neuronalen Strukturen, die im Laufe der Entwicklung auch in unterschiedlichen Bereichen des Gehirns konzentriert wurden.

zuletzt geändert: 29.05.2016

Quelle Artikelbild: Reitender Bote nach A. Dürer, gefunden: de.academic.ru

Odins Raben

 

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Die Welt der nordischen Götter ist vielgestaltig. Jedes der sie verehrenden Völker brachte eigene Anschauungen und Legenden in diese Welt ein. Einige dieser Götter gewannen im Laufe der Zeit an Bedeutung, andere wurden beinahe vergessen. Die Vikinger zum Beispiel bewunderten und verehrten Odin als den Meister der Götterwelt. Dieser kriegerische Gott, der Kampf und Zwietracht über alles liebte, ließ die Kämpfer zu rasenden Ungeheuern werden, die das eigene Leben nicht achteten. Die Vikinger verehrten ihn wohl deshalb, weil der Kampf zu ihrem Leben gehörte. Ackerbau, Viehzucht und auch die Jagd waren mühselig und konnten sie kaum ernähren. Es ist daher nicht verwunderlich, dass gerade junge Leute auf Raubzüge sannen, um sich zu beweisen und auch, um auf diese Weise einen Beitrag zum Überleben der Sippe zu leisten. Gleichzeitig mussten die Sippen selbst vor räuberischen Nachbarn auf der Hut sein. Man brauchte zum Überleben daher nicht nur Unerschrockenheit und Kampferfahrung sondern auch Informationen über Feinde und deren Absichten. Odin bediente sich zweier Raben, die er aussandte, um Neuigkeiten zu sammeln und ihm zuzutragen. Die Raben hießen Hugin, was soviel bedeutet wie „Gedanke“, und Munin „Erinnerung“.1)

Die Raben flogen aus und kamen mit Informationen zu ihrem Herrn zurück. Sie wussten also, wer ihr Herr war und wo sie ihn finden würden. Sie erkannten Neuigkeiten und konnten diese Informationen erinnern. Das sind erstaunliche Fähigkeiten. Offensichtlich war bereits den Vikingern aufgefallen, dass Raben ganz besondere Vögel sind. Tatsächlich nötigt auch uns Heutigen die Schlauheit der Raben Bewunderung ab. Sie besitzen eine erstaunliche Merkfähigkeit, die sie befähigt, Futterverstecke über lange Zeit zu erinnern. Ihnen ist offensichtlich auch bewusst, dass andere ihre Vorräte rauben könnten. Jedenfalls achten sie darauf, das sie beim Anlegen von Verstecken nicht von anderen Raben beobachtet werden. Wahrscheinlich haben sie aus der Erfahrung, bestohlen worden zu sein, die Schlussfolgerung gezogen, Vorsicht walten zu lassen. Diese Erkenntnis vermögen sie an den Nachwuchs weiterzugeben, der auf diesem Wege diesen und auch manch anderen Trick des Lebens kennenlernt.

Man könnte natürlich vermuten, dass es sich um angeborene Verhaltensweisen handelt. Dem steht entgegen, dass es viele Beispiele gibt, die zeigen, wie sich Raben und Krähen eine konkrete Situation zu nutze machen, um an Nahrung zu gelangen. Sie locken Vögel mit fiesen Tricks von ihren Nestern weg, um die Gelege auszurauben. Sie sind zur Stelle, wenn ein Schuss fällt, der auf eine Jagdgesellschaft schließen lässt, oder wenn Wölfe heulen, denn es könnte ja ein Brosamen respektive etwas Aas für sie abfallen. Raben nutzen Werkzeuge, gegebenenfalls auch den Straßenverkehr, um Nüsse oder Früchte zu knacken. Aber nicht nur die kluge Nutzung von Gegebenheiten gehört zu ihrem Repertoire, sie sind auch Meister der arglistigen Täuschung. In einem Experiment ließ man zwei Raben zusehen, wie in einem Gehege Futter versteckt wurde.2) Wurde der Zugang zu diesem Gehege geöffnet, setzte ein regelrechtes Wettrennen um die Leckerli ein. Bei einigen Versuchen konnte nur ein Rabe zusehen, wie das Futter versteckt wurde. Der andere Rabe war ahnungslos, was dem Bevorteilten nicht verborgen blieb. Wurde nun der Zugang zum Gehege geöffnet, spurtete der Rabe mit dem Wissensvorsprung nicht etwa auf das Futter los, denn das hätte mit Sicherheit die Aufmerksamkeit des Rivalen geweckt. Er nahm sich vielmehr Zeit und kam, oh welch ein Zufall, genau dann an dem Versteck vorbei, als der andere Rabe weit entfernt war. Jetzt brauchte er den gefräßigen Konkurrenten nicht zu fürchten.

Raben haben offensichtlich auch ein Bild von sich selbst und von anderen Individuen ihrer Art. Sie begrüßen Artgenossen, die sie nicht kennen, mit einer deutlich tieferen und rauheren Stimme als Raben, die ihnen vertraut sind. Ihnen bekannte „freundliche“ Raben werden mit höherer Stimme begrüsst als bekanntermaßen „unfreundliche“.3) Das heißt, sie erkennen die unterschiedlichen Individuen, bewerten sie in ihrem Verhalten und können diese Bewertung erinnern. In einem Experiment wurde Raben ein roter Punkt aufgeklebt. Dann wurde ihnen ein Spiegel vorgesetzt. Sie erkannten sich und den roten Punkt an ihrem Federkleid und versuchten, diesen wegzupicken. Sie hatten also verstanden, dass das Spiegelbild ein Abbild ihrer selbst war und der rote Punkt dort nicht hingehörte.4)

Diese Beispiele zeigen, dass Raben nicht nur über eine hervorragende Merk- und Lernfähigkeit verfügen, sondern das sie auch mit Artgenossen kommunizieren können. Sie sind in der Lage, Schlussfolgerungen zu ziehen und sich selbst zu erkennen. Das sind anspruchsvolle geistige Leistungen, die offensichtlich kein Alleinstellungsmerkmal höherer Säugetiere sind. Auf der anderen Seite hatten wir festgestellt, dass Krebse und Insekten zwar bereits komplizierte Verhaltensmuster beherrschen und ihre Umwelt vielfältig wahrnehmen, dass die jeweiligen Wahrnehmungen aber relativ starr mit festgelegten Verhaltensmustern verknüpft sind. Ein Lernprozess des einzelnen Individuums findet nicht statt. Die Fliege wird auch zum hundersten Mal an die Scheibe krachen, weil der Reiz Helligkeit sie lenkt. Sie kann, auch um den Preis tötlicher Erschöpfung, nicht begreifen, dass mit der Scheibe ein unüberwindliches Hindernis den Weg versperrt. Die Fliege ist eben nicht in der Lage, die vorausgegangenen Fehlversuche zu erinnern. Die Fähigkeit, aus Erfahrung klug zu werden, das heißt zu lernen, setzt die Fähigkeit des Erinnerns voraus.

Die Fähigkeit des Erinnerns ist vor allem für die Wirbeltiere charakteristisch, deren Urahnen vor 540 Millionen Jahren im Meer ihren Weg begannen. Aus ihnen gingen die Fische hervor. Fische werden gemeinhin nicht als sonderlich intelligent angesehen. Und doch haben Beobachtungen an heutigen Arten einige erstaunliche geistige Leistungen deutlich werden lassen. So kann man zum Beispiel Goldfische dahingehend dressieren, dass sie einen Ball mit Stirn und Maul in ein Tor bugsieren. Diese Dressur setzt Erinnerung voraus. Drückerfische nutzen spezielle Steine um Seeigel, ihre Hauptnahrung, zu knacken. Dieses Wissen geben sie sowohl an andere Fische wie auch an ihren Nachwuchs weiter.5) Bei Putzerfischen hat man entdeckt, dass sie sich je nach Situation unterschiedlich verhalten. Ihre Erfahrung lehrt sie, eine Situation zu bewerten und das Verhalten entsprechend anzupassen.

Zu erstaunlichen geistigen Leistungen sind aber nicht nur Wirbeltiere fähig. Als die intelligentesten wirbellosen Tiere gelten Kopffüßer, insbesondere Kraken. Sie sind ebenfalls lernfähig und haben ein beachtliches räumliches Gedächtnis. Kraken sind Meister des Versteckens und der Tarnung. Sie erfassen spezielle Gegebenheiten und nutzen diese, um an Futter zu gelangen. Diese Fähigkeit setzt voraus, dass sie eine Beobachtung mit einem erwarteten Ergebnis verbinden können. So sind Kraken in der Lage, Gegenstände aus einem verschlossenen Glas herauszuholen, indem sie den Deckel abschrauben.6) Tintenfische haben gelernt, die Hummerfallen der Fischer auszuräumen und Kraken entern schon mal ein Fischerboot, um sich vor der Nase der Fischer an deren Fang gütlich zu tun. Damit der Plan gelingt, nutzen sie eine perfekte Tarnung. Kraken planen und täuschen – haben sie also ein Bewusstsein?

Bei der Frage nach dem Bewusstsein von Tieren geht man, unausgesprochen, vom menschlichen Bewusstsein aus. Das menschliche Bewusstsein wird zum Maßstab erkoren, wohl weil es einen gewissen Endpunkt in der Entwicklung darstellt. Auf der einen Seite mag es richtig sein, dass von den ersten Wirbeltieren bis hin zum Menschen eine irgendwie aufeinander aufbauende Evolutionslinie erkennbar ist. Auf der anderen Seite weist diese Linie jedoch viele Brüche auf. So haben Vögel und Säugetiere die von den Sauriern ererbten geistigen Fähigkeiten unabhängig voneinander weiterentwickelt. Die Klasse der Vögel spaltete sich allerdings erst rund 50 Millionen Jahre später von den Reptilien ab als die Klasse der Säugetiere.7) Noch anders sind die geistigen Leistungen der Kraken zu bewerten, deren Entwicklung sich unabhängig von der Evolution der Wirbeltiere vollzog. Diese unterschiedlichen Entwicklungslinien und geistigen Fähigkeiten haben jedoch eine gemeinsame materielle Basis – die Verflechtung von Nervenzellen zu neuronalen Netzen.

Aber was ist nun Bewusstsein?

zuletzt geändert: 26.03.2016

1) Wikipedia, Stichwort „Hugin und Munin“

2) GEO kompakt Nr. 28, Seite 98, Sebastian Witte – Vögel was sie wohl denken? 2011

3) Wikipedia, Stichwort „Kolkrabe“

4) Wikipedia, Stichwort „Raben und Krähen“

5) www.welt.de, Elke Bodderas, Fische sind intelligent – nicht nur im Schwarm, Interview mit Prof. Jens Krause, 10.01.2011

6) Wikipedia, Stichworte „Intelligenz von Kopffüßern“ sowie „Kopffüßer“

7) GEO kompakt Nr. 28, siehe oben, Seite 93

Quelle Artikelbild: Wikipedia by Sigurdur Atlason, gefunden unter www.der-silberne-zweig.de

Ein ganz besonderes Tier

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Man hat immer wieder versucht, das Besondere herauszuarbeiten, das den Menschen von den Tieren und insbesondere von unseren nächsten lebenden Verwandten, den Menschenaffen, unterscheidet. Die jeweils gefundenen Einzigartigkeiten hatten oft nicht lange Bestand. Je mehr man über die verschiedenen Leistungen von Tieren lernte, desto mehr wurde klar, dass beinahe alle Fähigkeiten des Menschen in der einen oder anderen Form im Tierreich bereits vorhanden beziehungsweise angelegt sind. Einige dieser Fähigkeiten haben sich mit dem Menschen weiterentwickelt, reicht dies aber aus, ihn deshalb von den Tieren abzuheben?

Die Vertraktheit dieser Frage wird auch in der Systematik der Biologen deutlich, die in die Gattung Mensch (Homininen) sowohl den modernen Menschen als auch seine nicht mehr existierenden Vorfahren einordnen. Der Vorteil dieser Systematik ist, dass die Stellung des Menschen als Produkt der Evolution deutlich wird. Würde man allerdings den Menschen lediglich als ein höheres Tier betrachten, dann wäre seine besondere Stellung in dieser Welt kaum zu erklären. Homo sapiens sapiens ist eben ein eigen Ding, auch wenn seine direkten Vorfahren dem Tierreich zuzurechnen sind. Dort können sie immerhin eine besondere Stellung beanspruchen, da sie das Bindeglied zwischen der Welt der Tiere und den menschlichen Gesellschaften darstellen. In diesem Sinne darf man unsere Vorfahren als ganz besondere Tiere bezeichnen. Die geschichtliche Periode, in der sich aus ihrer Mitte der moderne Mensch entwickelte, war nach den Maßstäben der Evolution gemessen nicht gerade lang. Wohl deshalb sind auch die anatomischen Unterschiede zwischen den modernen Menschen und ihren Vorfahren nicht sonderlich groß. Der qualitative Sprung, der sie voneinander trennte, muss sich also auf anderen Gebieten vollzogen haben. Bevor wir uns dem Prozess der Menschwerdung im engeren Sinne widmen, wollen wir uns die Verwurzelung des Menschen in der Natur und ihrer Geschichte noch einmal bewusst machen.

Man schätzt, dass Menschen aus zirka 10 hoch 27 (also 1 und 27 Nullen) Atomen aufgebaut sind. Die „einfachen“ Atome, also Atome mit ein oder zwei Protonen, Neutronen und Elektronen, sind bereits im Zuge des Urknalls entstanden, die größeren Atome spätestens mit der Entstehung des Sonnensystems. Das heißt, die Atome, aus denen jeder Mensch besteht, sind mehr als 4 Milliarden Jahre alt. Diese Atome sind die Basis, auf der alles andere aufbaut, oder besser, aus diesen uralten Atomen erwuchs unsere Welt und irgendwann auch das Menschengeschlecht. Vorher entstanden aber noch Atomverbindungen, die eine neue Wirkungsvielfalt in die Welt brachten. Die Moleküle gingen ebenfalls Verbindungen ein. Einige von ihnen waren so groß, dass sich ihre Teile unterschiedlich verhielten. Auf diese Weise entstand eine große Vielfalt von Stoffen mit einer noch größeren Vielfalt der von ihnen ausgehenden Wirkungen. Viele dieser Stoffe und Wirkungen sind natürlich auch Bestandteil der Menschen. Wenn man dann noch in Betracht zieht, in welchen Größenordnungen so ein Mensch mit seiner Umwelt interagiert, zum Beispiel in dem er Luft einatmet, isst und trinkt, das heißt, Unmengen verschiedener Stoffe zu sich nimmt und wieder ausscheidet, dann kann man sich nur wundern, dass solch ein Wesen überhaupt existenzfähig ist und nicht in kürzester Zeit kollabiert.

Offensichtlich hat der über viele Etappen führende und Milliarden Jahre währende Kampf um die Fortexistenz des Lebens unter anderem dazu geführt, dass die in seinem Resultat entstandenen komplexen Organismen flexibel und doch robust auf äußere Einflüsse reagieren können. Schon allein deshalb ist der Mensch nur als Resultat dieser langwährenden Entwicklung der Organismen zu verstehen, die mit den Einzellern ihren Anfang nahm. Allerdings ist besagte Robustheit relativ. Einige Arten von Atomen und Molekülen können dem Menschen ziemlich gefährlich werden, zumal wenn sie in geballter Ladung auftreten. Was eine geballte Ladung ist, kann dabei recht unterschiedlich bemessen sein. Von manchen Stoffen, die man wegen ihrer Wirkung auf den Organismus als Gifte bezeichnet, reichen kleinste Mengen, um diesen außer Gefecht zu setzen. Andere werden erst bei einer bestimmten Konzentration im Körper bedrohlich. Selbst lebensnotwendige Stoffe, wie das Salz, können in übergroßen Mengen verabreicht, dem Organismus Schaden zufügen, ja ihn umbringen.

Organismen sind Zellverbünde, in denen sich die einzelnen Zellen auf unterschiedliche Aufgaben spezialisiert haben und damit zur Existenz des Ganzen beitragen. Gleichzeitig sind die einzelnen Zellen nur noch im Verbund überlebensfähig. Der Zellverbund Mensch besteht aus schätzungsweise 10 hoch 14 Zellen.1) Auch in diesem Verbund haben sich die Zellen einander angepasst und auf einzelne Aufgaben spezialisiert. Der Organismus sichert ihr Überleben, weshalb sie das ihrige beitragen, um diesen zu erhalten. Trotzdem hat jede Zelle ihr eigenes von Werden und Vergehen bestimmtes Dasein. Bei einem erwachsenen Menschen sterben in jeder Sekunde rund 50 Millionen Zellen und neue werden in ähnlicher Größenordnung gebildet.1) Das Leben eines Menschen ist also durch das ununterbrochene Massensterben seiner Zellen genauso geprägt, wie durch deren permanente Neuerschaffung. Dahinter steht eine grandiose logistische Leistung, denn die Aufbaustoffe für die Zellen müssen bereitgestellt und die Abfallstoffe beseitigt werden. Das Ganze funktioniert, weil jede einzelne Zelle ihren definierten Platz im Organismus hat und die mit ihm verbundenen Aufgaben mehr oder weniger selbsttätig wahrnimmt.

Die Billionen von Zellen, aus denen ein Mensch besteht, sind natürlich nicht alle auf eine jeweils andere Aufgabe spezialisiert. Die Aufgaben, die die Zellen im Organismus wahrzunehmen haben, lassen sich eher mit einigen Hundert angeben. In der Regel ist es auch nicht eine einzelne Zelle, die eine spezielle Aufgabe übernimmt. Die spezialisierten Zellen bilden vielmehr ihrerseits Verbünde, die als Gesamtheit bestimmte Funktionen im Organismus erfüllen. Diese Funktionseinheiten sind wiederum nicht nur aus einem Zelltyp aufgebaut, auch hier bilden in aller Regel Zellen mit unterschiedlichen Eigenschaften ein Ganzes. Solcherart Funktionseinheiten können selbst räumlich begrenzt dem Ganzen dienlich sein, wie die inneren Organe. Sie können aber auch den ganzen Körper bedecken, wie die Haut, oder ihm inneren Halt und Beweglichkeit verleihen, wie das Skelett mit Muskeln, Sehnen und Bändern. Darüber hinaus gibt es noch Systeme, die den ganzen Korpus durchziehen und die Zellen mit Wasser, Sauerstoff, Brennstoff und Mineralien versorgen, oder eben den Abfall beseitigen. Alle Organe, Apparate und Systeme sind relativ eigenständige Einheiten, die beinahe autark tätig sind. Natürlich hat die Eigenständigkeit der Organe und Systeme Grenzen, denn diese Einheiten beeinflussen mit ihrem Funktionieren oder Nichtfunktionieren das Sein des ganzen Organismus. Das Ganze braucht also eine zentrale Steuerung, damit es bestehen kann. Eine zentrale Steuerung setzt wiederum voraus, dass sich die einzelnen Funktionseinheiten dieser Steuerung unterordnen und ihren koordinierten Beitrag zum Überlebenskampf leisten.

Neben der Unmenge von Zellen, aus denen ein Mensch besteht, bevölkern ihn auch noch Heerscharen von Mikroorganismen. Man schätzt, dass eine Billiarde dieser Winzlinge in und auf einem erwachsenen Menschen leben. Das sind weit mehr als er eigene Zellen hat. Im Unterschied zu den Zellen, die unlöslich zum Kooperationsverbund gehören, sind die Mikroorganismen eher als dessen Partner zu verstehen. Sie sind zwar auf der einen Seite von dem Organismus, dem sie zugehören, abhängig, auf der anderen Seite versorgen sie sich in ihrer spezifischen Umwelt eigenständig. Zu ihrem Dasein gehört, dass sie Nachkommen hervorbringen und selbst irgendwann sterben. Natürlich  bewegen sie sich auch in ihrer Umwelt, also im und auf dem Korpus Mensch, und sie nehmen diesen ihren Erfordernissen entsprechend wahr. Viele dieser Mikroorganismen mögen den Organismus Mensch in seiner Gesamtheit kaum beeinflussen. Einige von ihnen sind jedoch überlebenswichtig, zum Beispiel weil sie helfen, die aufgenommene Nahrung zu zersetzen und effektiv der Energiegewinnung zuzuführen. Allerdings gibt es auch die anderen, die den Organismus angreifen und ihn schwächen.

Als Fazit bleibt festzuhalten, dass das Auftauchen der Homininen ohne die Existenz von Atomen und Atomverbindungen undenkbar ist. Ebenso hätten sie sich nicht ohne die Vorarbeit der Mikroorganismen entwickeln können. Die Mikroorganismen steuerten in ihrer rund 3,5 Milliarden Jahre währenden Geschichte nicht nur unzählige Arten sondern auch viele Innovationen bei, die zur Voraussetzung für die weitere Entwicklung des Lebens wurden. Sie brachten zum Beispiel Botenstoffe hervor, um mit ihrer Hilfe Veränderungen in der Zelle planvoll zu steuern. Sie erfanden die Atmung, das heißt, die Energiegewinnung durch Verbrennung mit Hilfe von Sauerstoff. Und sie lernten sich zu bewegen, um selbsttätig nach Nahrung suchen zu können. Für diese Suche brauchten sie wiederum Sensoren, die sie mit Informationen aus der Umwelt versorgten. Das alles und noch viel mehr steuerten sie zur Entwicklung des Lebens bei.

Die Entwicklung des Lebens blieb aber nicht bei den Einzellern stehen. Zellverbünde, Organismen in Form von Pflanzen und Tieren, entstanden, die seit nunmehr 1,8 Milliarden Jahren die Entwicklung des Lebens prägen. Es waren zum Beispiel urzeitliche Würmer, die als erste Nervenzellen zur schnelleren und zielsicheren Signalübertragung ausbildeten. Mit ihrer Hilfe konnten Bewegungsmuster als neuronale Netze angelegt werden. Diese neuronalen Netze wurden später in einem Teil des Körpers, dem Kopf, konzentriert. Fische, die seit rund 450 Millionen Jahren durch die Meere schwimmen, schützten das auf diese Weise entstandene Gehirn mit einem Schädel, genauso wie sie ein Stützsystem für den Körper hervorbrachten. Sie wurden damit zu Urahnen der Wirbeltiere, zu denen auch die Homininen zählen. Außerdem findet man bei Fischen nicht nur ein Vorn und ein Hinten, einen Kopf und einen Schwanz, sondern auch zwei beinahe gleiche Körperseiten, mit denen sie die seitlichen Dimensionen der Bewegung erschlossen. Und sie vermehren sich geschlechtlich, was ihre Flexibilität als Gattung zur Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen erhöhte.

Mit dem Landgang der Tiere vor rund 400 Millionen Jahren kam die Lungenatmung ins Leben. Außerdem entwickelten die Tiere die Extremitäten weiter, so dass Bewegungen in unterschiedlichem Umfeld möglich wurden. Die Landgänger bildeten komplexe Sinnesorgane aus, mit denen sie eine große Vielfalt an Informationen aus ihrer Umwelt gewannen. Diese damit entstehende Informationsflut musste verarbeitet werden, was wachsende Anforderungen an das Gehirn stellte. Erfahrungen mussten gespeichert werden, um diese Informationen schnell und sicher einordnen zu können. Auf dieser Grundlage konnten nicht nur die Bewegungen der Umwelt angepasst, sondern auch das Verhalten flexibel auf die sich verändernden Bedingungen ausgerichtet werden. Außerdem erwies es sich, dass es unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft ist, die Brut im Mutterleib reifen zu lassen und lebend zu gebären. Diese Innovation führte zu einer Erhöhung der Überlebenschancen des Nachwuchses, so dass dessen Anzahl begrenzt werden konnte. Bei der Erziehung der Nachkommen spielten die entstehenden sozialen Gruppen eine wichtige Rolle. In ihnen wurden Erfahrungen kollektiv bewahrt und weitergegeben.

Die hier in kurzer Form aneinandergereihten Errungenschaften der Evolution erheben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie sollen lediglich deutlich machen, dass es ohne diese Vorgeschichte weder die Homininen noch den modernen Menschen geben würde. Allerdings könnte man ähnliches auch für andere Säugetiere konstatieren. Was macht nun die Gattung Mensch so besonders? Die Homininen gehören zu den Primaten, deren Anfänge sich im Nebel der Frühzeit verlieren. Vor zirka 3,6 Millionen Jahren hatten sich zwei Gruppen hochentwickelter Primaten herausgebildet. Die einen lebten vorwiegend im Wald. Zum Hangeln in den Bäumen hatten sie relativ lange und starke Greifarme ausgebildet. Die anderen lebten in den Savannen und Steppen. Sie hatten gelernt, auf zwei Beinen zu gehen. Dadurch hatten sie die Hände frei, was sich als vorteilhaft erweisen sollte. Es war nämlich möglich, die Hände zum Sammeln von Pflanzen und Wurzeln zu nutzen, in Flüssen und Seen nach Muscheln, Algen und Schnecken zu suchen, Kleintiere und Insekten zu fangen oder auch Früchte von Bäumen und Sträuchern zu klauben. Außerdem hatten die aufgerecht Gehenden einen guten Überblick, was ihnen half, Raubtiere beizeiten zu erkennen. Vielleicht konnten sie auch verletzte oder verendende Tiere erspähen, die eine willkommene Bereicherung des Speisezettels darstellen würde. Alllerdings waren sie nicht die einzigen, die nach einer derartigen Beute Ausschau hielten. Sie mussten also schnell und vor allem ausdauernd laufen, um zum Zuge zu kommen. All diese Fähigkeiten besaß der Australopithecus. Er wurde zum „Vorläufer“ der Gattung Mensch.

Die erste Spezies, die zur Gattung Mensch gezählt wird, war der Homo habilis. Er machte vor rund 2,4 Millionen Jahren die Welt unsicher. Der Homo habilis war in der Lage, verschiedene Hilfsmittel und Werkzeuge zu verwenden und diese auch selbst herzustellen. Er war deutlich größer als der Australopithecus, auch sein Gehirn hatte an Volumen gewonnen. Sein Aussehen unterschied ihn immer mehr von den äffischen Primaten. Da er ein guter Läufer war, konnte er den Wildherden folgen und so seine Chancen auf Erbeutung eines verletzten Tieres vergrößern. Außerdem war er mit seinem Werkzeug in der Lage, die Knochen verendeter Tiere aufzubrechen, um an das nahrhafte Mark zu gelangen. Das vermochten andere Aasjäger nicht, was dem Homo habilis einen bedeutenden Vorteil sicherte. Tierrische Eiweiße und Fette erlangten auf diese Weise eine immer größere Bedeutung für seine Ernährung. Allerdings war der kleinere Nachwuchs noch nicht in der Lage, den Wildherden zu folgen. Die Gruppe musste sich also teilen. Während die Männer zur Jagd liefen, hüteten die Frauen das Jungvolk. Außerdem trugen sie durch das Sammeln von essbaren Pflanzen, Früchten und Wurzeln oder durch das Fangen von Insekten und anderen Kleintieren zur Ernährung der Gruppe bei.

Das ausdauernde Laufen war zu einem wichtigen Teil der Überlebensstrategie des Homo habilis geworden. Für das Laufen müssen Energiereserven mobiliert werden. Durch die damit verbundenen Verbrennungsprozesse wird im Körper Wärme frei, die irgendwie abgeleitet werden muss. Ein dichtes Fell war da nur hinderlich. Homo habilis entledigte sich seines Pelzes und lief fortan nackt durch die Savanne. Außerdem bildete er Schweißdrüsen aus, mit deren Hilfe Flüssigkeit verdunstet wird. Durch die Verdunstung wird dem Körper Wärme entzogen. Ein körpereigenes Kühlsystem war installiert. Die nunmehr unbehaarte Haut war jedoch nicht mehr gegen die harten Strahlen der afrikanischen Sonne geschützt. Sie bildete deswegen dunkle Pigmente, die einen großen Teil der Stahlung absorbieren. Mit den beschriebenen physischen Veränderungen wurden gleichzeitig die Voraussetzungen für eine immer bessere Laufleistung geschaffen, die ihrerseits half, immer mehr tierische Nahrung zu erbeuten. Die zusätzliche Energie schuf auch die Basis für die weitere Entwicklung des Gehirns, was unter anderem den handwerklichen Fähigkeiten des Homo habilis zugute kam.

Schritt für Schritt ging die Entwicklung voran, manchmal machte sie auch Umwege oder Kehrtwendungen. Wie auch immer, vor rund 1,9 Millionen Jahren erschien der Homo ergaster auf der Welten Bühne. Er sah dem modernen Menschen schon ziemlich ähnlich. Außerdem war er nicht nur ein ausdauernder Läufer sondern auch ein guter Jäger, der nicht nur auf verletzte oder verendende Tiere angewiesen war. Der Faustkeil wurde zu seinem Universalwerkzeug, das er mit großem Geschick zu fertigen und vielfältig einzusetzen vermochte. Außerdem nutzte er Holz, zum Beispiel um damit nach Wurzeln zu graben. Er schützte sich mit Kleidern, die er aus Tierfellen und Häuten fertigte. Das ganz große Ding jedoch war, dass der Homo ergaster gelernt hatte, dass Feuer zu bändigen. Das Feuer brachte ihm mehfachen Vorteil – als Schutz vor Raubtieren, als Wärmequelle, vor allem aber als Möglichkeit zur Aufbereitung der Nahrung. Gekochte Nahrung ist leichter verdaulich und damit effektiver in Energie umwandelbar. Außerdem werden durch das Erhitzen Keime abgetötet, was die Nahrung bekömmlicher und gleichzeitig haltbarer macht. Durch das Feuer erschloss er sich also eine erweiterte Ernährungsbasis, die für die weitere Entwicklung herausragende Bedeutung erlangen sollte.

Im Laufe der Zeit wurden die Fähigkeiten unserer Vorfahren immer vielfältiger. Bald waren sie auch in der Lage, nicht nur Höhlen für ihren Schutz zu nutzen, sondern selbst  schützende Behausungen zu bauen. Außerdem stellten sie verschiedenartige und vor allem verfeinerte Werkzeuge und Jagdwaffen her. Und sie gingen auf Wanderschaft, die Welt zu erobern. Nicht jeder dieser Wege war erfolgreich, einige Entwicklungslinien verliefen sich im Sande der Geschichte. Die Wissenschaft unterscheidet heute eine ganze Reihe von Spezies der Homininen, die in unterschiedlichen Epochen und in verschiedenen geografischen Räumen scheinbar unabhängig voneinander auftraten und wieder verschwanden. Mitunter existierten sie in zeitlicher Parallelität oder sogar als räumliche Nachbarn. Am Ende blieb, aus welchen Gründen auch immer, nur eine Spezies über, der Homo sapiens, aus dem der moderne Mensch, der Homo sapiens sapiens, hervorging.

zuletzt geändert am 13.08.2016

Quellen:

1) JoachimSchüring, Wie viele Zellen hat der Mensch, www.spektrum.de, 2003

2) GEOkompakt Nr. 41, Der Neandertaler, 2014

3) Josef H. Reichholf, Das Rätsel der Menschwerdung, dtv Wissen 1993

Artikelbild: ikecult.wordpress.com

Bewegung ist alles

harscher.de

Will man jemanden bestehlen, so muss man sich bewegen, irgendwie. Mit diesem Satz könnte man die Lebensphilosophie der Tiere zusammenfassen. Objekt ihrer Begierde sind Stoffe, aus denen Energie gewonnen werden kann – Zucker, Fette oder Eiweiße. Diese Stoffe hat zwar jemand anderes produziert und deren Diebstahl könnte dem Bestohlenen die Existenz kosten, aber so ist nun einmal das Leben – des einen Freud des andern Leid.

Die potentiellen Opfer werden allerdings nicht von sich aus angelaufen kommen, um gefressen zu werden. Im Gegenteil, man muss die mögliche Beute erst einmal ausfindig machen, dann muss man sie womöglich einfangen und irgendwie der eigenen Verdauung zuführen. Dazu muss man sich bewegen. Für eine zielgerichtete Bewegung ist wiederum die Orientierung in der Umwelt unerlässlich. So kommt eines zum anderen und für alles braucht man Energie. Werden von unserem Räuber Pflanzen als energiespendende Beute bevorzugt, dann hat das den Vorteil, dass selbige nicht davonlaufen. Der Nachteil des Grünzeugs besteht darin, dass dessen Energiedichte zu wünschen übrig lässt. Das heißt, im Vergleich zum Körpergewicht müssen relativ große Mengen verzehrt werden, um den Energiehunger zu stillen. Fleisch hat eine viel höhere Energiedichte. Das ist der Stoff, aus dem Träume sind. Nur diese Träume sind flüchtig, sie rennen, schwimmen oder fliegen einfach davon. Die Jäger müssen immer neue, meist energieaufwendige, Strategien erfinden, um Beute zu erhaschen. Die Gejagten tuen es ihnen nach, denn sie wollen entkommen und ihr Leben retten. Auf diese Weise werden das Jagen und das Gejagtwerden zum Motor für die Entwicklung immer neuer Fähigkeiten.

Die Strategie, andere Lebewesen als Energiequelle zu nutzen, ist vermutlich so alt wie das Leben selbst. Bereits im Zeitalter der Mikroorganismen entwickelten sich nicht nur Bakterien sondern auch Phagen, das heißt Viren, die Bakterien „fressen“. Allerdings waren und sind Phagen nicht in der Lage, Bakterien zu verstoffwechseln, um auf diese Weise Energie für das alltägliche Leben zu gewinnen. Ihre Strategie besteht darin, die eigenen Lebensprozesse einzufrieren und ohne Energienachschub zu überdauern. Die Inhaltsstoffe derjenigen Bakterien, die beraubt werden sollen, dienen beinahe ausschließlich der Produktion von Nachkommen. Phagen spezialisieren sich deshalb auf eine Bakterienart, deren Inhaltsstoffe sie mit geringem Aufwand für die Vermehrung nutzen können. Da sie selbst keine Energie zur Verfügung haben, können sich Phagen nicht eigenständig bewegen. Der Zufall muss ihnen beim Fang einer Wirtsbakterie behilflich sein.

Doch nichts bleibt, wie es ist. Die Welt änderte sich grundlegend als die Cyanobakterien die Fähigkeit entwickelten, mit Hilfe des Sonnenlichts Energiereservestoffe aufzubauen. Sonnenenergie war an der Oberfläche des Planeten beinahe überall verfügbar. Die mit der Photosynthese gebildeten Energiereservestoffe hatten jedoch den gravierenden Nachteil, dass diese auch durch andere Lebewesen verwertet werden konnten. Dazu mussten diese Stoffe aufgespalten und Energie freigesetzt werden. Die Aufspaltung gelang auf dem Wege der Verbrennung mit Hilfe von Sauerstoff, der durch die Photosynthese freigestzt wurde. Umgekehrt  wurde beim Verbrennungsprozess Kohlendioxid frei, das wiederum für die Photosynthese benötigt wurde. Nun musste noch eine Möglichkeit zur Aufnahme des Sauerstoffs in den Organismus gefunden werden. Solch ein Weg war die Fähigkeit zur Atmung, die von einigen Bakterien entwickelt wurde. Die Zuckerproduzenten wurden von nun an zur heiß begehrten Beute. Um ihre Begierde zu stillen, mussten die Räuber allerdings lernen, die Beute zu identifizieren, sich zu dieser hinzubewegen und sie sich einzuverleiben. Die als Beute auserkorenen Cyanobakterien, nicht dumm, taten sich zusammen, um vor den Räubern Schutz zu finden. Sie bildeten Verbünde. Diese Verbünde wiesen anfänglich wohl nur eine geringe innere Strukturierung auf. In ihnen wurden auch artfremde Einzeller geduldet, sofern sie sich in die sich herausbildende Arbeitsteilung einordneten. Einige der Einzeller hatten besonders wichtige Aufgaben für den Verbund wahrzunehmen. Die dafür benötigte Energie musste jederzeit verfügbar sein. Um dies zu sichern, integrierten diese Einzeller Cyanobakterien in ihren eigenen Zellaufbau. Aus diesen einzelligen Grünalgen wurden irgendwann mehrzellige Organismen, die später als Pflanzen beinahe den gesamten Planeten besiedelten.

Nicht nur Cyanobakterien bildeten Zellverbünde, auch Einzeller, die die Fähigkeit der Atmung entwickelt hatten, lebten in solchen Verbünden. Auch in ihren Verbünden bildete sich eine Arbeitsteilung heraus, wobei einige Einzeller, die besondere Aufgaben für den Verbund wahrzunehmen hatten, wiederum permanent Energie benötigten. Sie integrierten atmende Bakterien in ihren Aufbau, um auf diese Weise den Energienachschub zu sichern. Durch die mit der Arbeitsteilung im Verbund einhergehende Kooperation wuchsen die Zellen zu ganzheitlichen Organismen zusammen. Die so entstandenen mehrzelligen Wesen, die ihre Energie aus der Verbrennung von Stoffen ziehen, die von anderen Lebewesen gebildet wurden, nennt man Tiere. Auch sie eroberten schrittweise beinahe den gesamten Planeten als Lebensraum.

Die Entwicklung der Tiere vollzog sich anfänglich in zwei Richtungen. Die eine Gruppe dieser Wesen war durch eine vergleichsweise geringe Spezialisierung der Zellen gekennzeichnet. Daher waren auch ihre Fähigkeiten zur eigenständigen Bewegung gering ausgeprägt. Sie beschränkten sich darauf, Nährstoffe aus dem Wasser aufzunehmen, das durch den eigenen Körper mit minimalem Aufwand hindurchgeleitet wurde. Vor 750 Millionen Jahren bevölkerten solche schwammartigen Gebilde die Ozeane. Sie bestanden aus Tausenden von Zellen, wuchsen auf Steinen und ließen durch unzählige Poren Wasser fließen, um Nahrhaftes herauszufiltern. Ihre Fähigkeiten gingen dabei kaum über die der Mikroorganismen hinaus. Trotzdem werden sie, da es mehrzellige Wesen waren, als erste Tierformen angesehen.1)

Die zweite Gruppe bildete kompaktere Einheiten, die durch eine sich immer weiter vertiefende Spezialisierung der Zellen gekennzeichnet waren. Diese Wesen konnten sich selbständig fortbewegen und auf die Suche nach Beute gehen. Für solch einen Beutezug waren jedoch eine ganze Reihe von Fähigkeiten erforderlich. Die potentielle Beute musste ja aufgespürt und gefangen, gegebenenfalls auch zerkleinert und aufgelöst werden. Dazu waren die Bewegungen des eigenen Korpus in geeigneter Weise zu koordinieren. Schließlich musste auch die gewonnene Energie so verteilt respektive gespeichert werden, dass ein Beutezug jederzeit möglich war. Diese komplexen Herausforderungen erforderten eine wachsende Menge an Informationen, die irgendwie gesammelt und verarbeitet werden mussten.

Unter den noch heute lebenden Arten gelten die Quallen als die ersten komplexen Tiere. Sie schwimmen seit zirka 750 Millionen Jahren durch die Meere. Mit ihren Tentakeln fangen sie Kleinstlebewesen. Damit dies möglich wird, mussten sich die Zellen der Qualle auf unterschiedliche Aufgaben spezialisieren. Die einen sind für die Bewegung zuständig, andere für die Energiebereitstellung, wieder andere für die Orientierung oder für die Bereitstellung des Gifts, das die Opfer lähmen soll. Für das Zusammenspiel dieser spezialisierten Zellen ist es erforderlich, dass Informationen schnell zu den beteiligten Spielern gebracht werden. Diese Aufgabe übernehmen Nervenzellen, die in der Lage sind, elektrische Impulse als Träger der Informationen einzusetzen und diese mit großer Geschwindigkeit weiterzuleiten. Das so entstehende Netz von Nervenbahnen „fungiert als eine Art Schaltstelle zwischen Sinnesorganen und Muskeln, zwischen Aufnahme von Reizen und adäquater Reaktion. Das neuronale Geflecht kann verschiedene Informationen aus unterschiedlichen Körperregionen zusammenführen, verrechnen, bewerten. Und aus der Vielzahl der Botschaften koordiniertes Verhalten ableiten. Ein Gehirn besitzen Quallen noch nicht, doch das Prinzip, Nervenzellen miteinander zu verschalten, … wird zur Grundlage sämtlicher Gehirne, die sich im Laufe der Geschichte herausbilden.“ 2)

Es entstanden also mehrzellige Wesen, die ein Ganzes aus spezialisierten Zellen darstellen. Damit dieses Ganze funktioniert, das heißt auf die Jagd gehen kann, müssen die spezialisierten Zellen Informationen austauschen. Informationen sind Wirkungen nach dem Muster ja/nein. Eine Sinneszelle hält beispielsweise nach Beute Ausschau. Leider bleibt die Suche erfolglos. Die entsprechende Sinneszelle reagiert nicht, die Information ist nein. Das heißt, es muss weiter gesucht werden, denn andere Zellen signalisieren Energiemangel. Wird eine mögliche Beute ausgemacht, dann reagiert die Sinneszelle. Die entstehende Information lautet ja, die Jagd ist eröffnet. Die Sinneszelle kann jedoch nicht selbst die Jagd aufnehmen, sie muss andere Zellen in die Spur schicken, Muskelzellen zum Beispiel für die Bewegung oder Nesselzellen als Jagdwaffen.

Das bedeutet, die Information der Sinneszelle, ob als Wirkung oder als ausbleibende Wirkung, muss zu den jeweils ausführenden Zellen weitergeleitet werden, um dort die entsprechenden Wirkungsabfolgen sprich Verhaltensmuster zu aktivieren. Da eine Vielzahl ausführender Zellen betroffen sein kann, muss das auslösende Signal respektive die auslösende Wirkung vervielfacht werden. Unsere Qualle verfügt darüber hinaus über eine Vielzahl von Sinneszellen, die durchaus differierende Wahrnehmungen als Informationen weitergeben können. Außerdem senden auch die Empfänger, die ja nun tätig werden sollen, Informationen über ihren Zustand beziehungsweise ihr eigenes Tätigwerden aus. Manch eine Muskelzelle mag ja gerade indisponiert sein und einer schnellen Bewegung abhold. Diese vielgestaltigen Informationen müssen mit dem Ziel einer Prioritätenfindung zusammengeführt und bewertet werden, damit tatsächlich eine zielführende Aktion eingeleitet werden kann.

Jede Wirkung verursacht beim Empfänger entsprechende Anpassungsprozesse, die wiederum neuerliche Wirkungen hervorrufen. Die Stärke oder Intensität dieser Wirkungen ist unterschiedlich. Je höher die Intensität der Wirkung ist, einen umso höheren Stellenwert beansprucht sie im Prozess der Prioritätenfindung. Darüber hinaus unterscheidet sich der Stellenwert der jeweiligen Informationen auch nach deren Absender. Beispielsweise ist eine als Berührung wahrgenommene Gefahr unmittelbarer als eine in weiter Ferne beobachtete Bedrohung. Die unterschiedlichen Informationen mit ihrem differierenden Stellenwert müssen nun zueinander in Beziehung gesetzt werden, damit daraus die Prioritäten und die entsprechenden erforderlichen Handlungsmuster abgeleitet werden können. Der Abgleich der Informationen sprich Wirkungen und die Initiierung der Handlungen durch die Aussendung entsprechender Informationen an alle beteiligten Zellen erfolgt bei den Quallen innerhalb des Netzes von Nervensträngen, das den Körper durchzieht.

Es drängte sich die Frage auf, ob es nicht effektiver wäre, den Prozess des Abgleichs und der Bewertung der Informationen sowie der Ingangsetzung entsprechender Handlungen in einer zentralen Einheit, das heißt auf kleinstem Raum zu konzentrieren. Die Prozesse könnten in einer solchen Einheit schneller und gleichzeitig energiesparend realisiert werden. Und tatsächlich, die Zentralisierung der Informationsprozesse in einer zentralen Einheit, einem Gehirn, wurde zum Erfolgsmodell, auch wenn dessen Anfänge wenig spektakulär ausfielen. Die „Erfinder“ des Gehirns waren urzeitliche Würmer, die vor rund 600 Milionen Jahren diese Neuerung einführten. Diese Würmer hatten auch ein Vorne und ein Hinten, einen Kopf und einen Hinterleib. Damit erhielt der Wurm eine Ausrichtung. Er konnte nun seine Umwelt in vorn und hinten unterteilen und die Richtung seiner Bewegung dementsprechend verorten. Auch diese Innovation hat Geschichte gemacht.3)

Weitere 60 Milionen Jahre später entstanden innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums vielfältige neuartige Lebewesen. Eine Reihe von ihnen verfügte über Gehirne, die eine gestiegene Leistungsfähigkeit aufwiesen. Die in diesem Zusammenhang gewachsene Zahl von Nervenzellen führte zur Vergrößerung des Volumens dieser Gehirne. Aber nicht nur die Zahl ihrer Nervenzellen wuchs, auch die Zahl der Verknüpfungen zwischen ihnen wurde größer. Durch diesen Trick konnten immer mehr und immer kompliziertere Verhaltensmuster beherrscht werden, ließ sich die Umwelt immer komplexer erfassen. Auf diesem Wege erlangten frühe Tierarten, die zu Urahnen von Krebsen und Insekten wurden, bereits erstaunliche Fähigkeiten. Sie sicherten diesen Arten das Überleben, teilweise bis in unsere Tage hinein. Der begrenzende Faktor ihrer Erfolgsgeschichte ist der Umstand, dass bei ihnen die jeweiligen Umweltsignale relativ starr mit festgelegten Verhaltensmustern verknüpft sind. Das heißt, der von einem Sinnesorgan registrierte Reiz wird nach einer entsprechenden Bewertung und Prioritätenfindung an genetisch festgelegte Zellen weitergeleitet, wo sie eine ebenso festgelegte Wirkungsabfolge und damit ein vorherbestimmtes Verhalten auslösen.

In dem allgemeinen Aufbruch vor rund 540 Millionen Jahren entstand jedoch noch ein weiterer Entwurf des Lebens, ein unscheinbares Wesen, das zum Urahn der Wirbeltiere wurde. Es ähnelte den heutigen Neunaugen. „Sie besitzen bereits ein knorpeliges Skelett, ein Rückenmark sowie eine Schädelkapsel, die das empfindliche Gehirn schützt.“ 4) Aus diesen Winzlingen gingen im Laufe der Zeit die Fische hervor. Das Besondere an ihrem Gehirn besteht darin, das sich eine Spezialisierung seiner Nervenzellen herausgebildet hat, die sich in einer Dreiteilung des Gehirns manifestiert. „Der Hirnstamm ist mit dem Rückenmark verbunden und regelt unter anderem lebenswichtige Funktionen wie Herzschlag und Atmung; das Kleinhirn koordiniert Bewegungen und ist dafür zuständig, dass ein Tier sein Gleichgewicht hält; das Vorderhirn verarbeitet Reize, die von den Sinnesorganen erfasst werden, und entscheidet darüber, wie das Tier auf eine Situation reagiert.“ 4) Der Hirnstamm hat sich im Laufe der Evolution bei den meisten Arten nur vergleichsweise wenig verändert, die beiden anderen Hirnbereiche umso mehr. Je nachdem, welcher Überlebensstrategie die jeweilige Tierart folgte und welche Bedingungen sie für die Realisierung dieser Strategie vorfand, je nachdem mussten Sinne entwickelt und geschärft werden, mussten erfolgversprechende Verhaltensmuster herausgebildet und flexible Anpassungen an sich ändernde Gegebenheiten ermöglicht werden. Folglich waren es vor allem das Kleinhirn und das Vorderhirn, die unterschiedlichen und meist steigenden Anforderungen gerecht werden mussten.

In der Folgezeit erorberten sowohl Pflanzen als auch Tiere das Festland. Die Erorberer für die Welt der Tiere waren urtümliche Lurche, die sowohl im Wasser als auch an Land existieren konnten. Aus ihnen gingen die Reptilien hervor, die vor rund 300 Milionen Jahren ihren Siegeszug auf Erden begannen. Mit ihnen ist eine neue Etappe in der Gewinnung und Verarbeitung von Informationen aus der Umwelt verbunden. Die Reptilien sahen sich ganz neuen Anforderungen hinsichtlich der Orientierung in einer vielfältig gewordenen Welt gegenüber. Neuartige Sinne bildeten sich heraus, andere, bereits existierende wurden deutlich empfindlicher. Die Informationen von diesen unterschiedlichen Sinnen mussten nun zueinander in Beziehung gesetzt werden. Für eine erfolgreiche Orientierung in dieser komplexen Welt war es darüber hinaus auch notwendig, dass bereits verarbeitete Informationen nicht verloren gingen. Sie mussten vielmehr gespeichert werden, um bei Bedarf ebenfalls zur Entscheidungsfindung herangezogen werden zu können. Diese Fähigkeit ermöglichte die Anpassung des Verhaltens an sich verändernde Bedingungen, mithin einen Lernprozess. Diese vielfältigen Aufgaben der Informationsverarbeitung führten zu einer eindrucksvollen Vergrößerung des Vorderhirns dieser Spezies.

Die Reptilien haben nicht nur viele neue Fähigkeiten hervorgebracht, sie entwickelten auch eine große Vielfalt an Arten. Die ganz großen, die Dinos, wurden zur dominierenden Spezies eines ganzen Zeitalters. Sie beherrschten sowohl das Land wie auch die Meere und die Lüfte. Zu den bahnbrechenden Neuerungen, die von ihnen ausgingen, zählt die soziale Kommunikation. Auch vorher hatte es Tiere gegeben, die in Gruppen ihre Überlebenschancen verbesserten. Schwärme von Fischen durchzogen die Meere. In diesen Schwärmen gelten einfache Regeln: bleibt zusammen, stoßt nicht aneinander und bewegt euch wie die anderen. Für dieses Miteinander ist so gut wie keine Kommunikation erforderlich und doch bietet der Schwarm einen gewissen Schutz vor Angreifern. Ein höheres Maß an Kommunikation ist bei staatenbildenden Insekten zu beobachten. In diesen Staaten herrscht Arbeitsteilung, die ein bestimmtes Maß an Kommunikation erforderlich macht, damit das Überleben des Staates gesichert werden kann. Diese Kommunikation erfolgt mit Hilfe von Botenstoffen und Tönen oder mit Verhaltensweisen, denen eine bestimmte Bedeutung beigegeben ist. Auf dieser Basis bilden diese Insektenstaaten einen ganzheitlichen Organismus, der jedoch nicht zentral gesteuert wird.

Im Gegensatz zu den in Staaten lebenden Insekten basierte die soziale Kommunikation der Reptilien auf einer Hierarchie in der Gruppe. So galt bei der Fortpflanzung das Recht des Stärkeren, wobei dieser Stärkere nicht vorherbestimmt war, sondern sich jedes Mal neu beweisen musste. Außerdem entwickelte sich die Brutpflege, das heißt, die Sorge der Eltern um den Nachwuchs. Bei einigen Arten übernahmen auch andere Mitglieder der Gruppe Verantwortung in Bezug auf die Hege und Pflege der Sprösslinge. Dazu war Kommunikation in der Gruppe und speziell mit den Zöglingen erforderlich. Diese erfolgte mit Hilfe von Botenstoffen, wie zum Beispiel Duftmolekülen, mit Hilfe von Lauten oder  Verhaltensweisen, denen eine bestimmte Bedeutung beigegeben ist. Ein weiterer wichtiger Aspekt war der Schutz der Gruppe. Es war in vielen Situationen notwendig, dass die Gruppe gemeinschaftlich auftrat. Das Leittier musste dieses koordinierte Handeln sichern. Das gilt in besonderem Maße auch für die gemeinsame Jagd. Sie erforderte ein schnelles und abgestimmtes Handeln aller Beteiligten, welches wiederum vom Leittier ausgehen musste. Die soziale Hierarchie ermöglichte also eine zentrale Steuerung des Verhaltens der Gruppe.

Irgendwann vor 65 Millionen Jahren ging die große Zeit der Dinos zu Ende. Einige ihrer Verwandten, die Vögel, haben die überkommenen Fähigkeiten bis in unsere Tage bewahrt und weiterentwickelt. Vögel zeichnen sich durch intensive Pflege der Nachkommen, durch komplexes soziales Verhalten und hohe Intelligenz aus. Die eigentlichen Gewinner des Exodus der Dinos waren jedoch ganz andere Verwandte, die Säugetiere. Sie krochen aus ihren Löchern und vermehrten sich fortan prächtig. Immer neue Arten bildeten sich aus, die auch immer neue Lebensräume eroberten. Fast gleichzeitig traten die Blütenpflanzen ihren großen Siegeszug an. Man könnte sagen, die Welt der Lebewesen erfand sich neu. Die Säugetiere prägten eine Reihe von Besonderheiten aus, die sie von ihren Vorgängern abhob. Hier ist vor allem von Interesse, dass sich bei ihnen die Schicht von Neuronen, die das Vorderhirn umhüllte, stark vergrößerte. Die Großhirnrinde entstand. Sie ist zwar sehr dünn, aber ihre Nervenzellen sind raffiniert miteinander verknüpft. Die Entwicklung der Großhirnrinde wurde letztlich zum ausschlaggebenden Faktor dafür, dass die Säuger weitaus komplexere soziale Gruppen bilden konnten als ihre Vorfahren.

Gemessen an vorangegangenen Perioden verlief die Entwicklung nun nahezu rasant. Bereits vor 40 Millionen Jahren lebten Säugetierarten in hochkomplexen sozialen Gruppen. Sie kommunizierten untereinander nicht nur unbewusst mit Körpersprache und Botenstoffen, sie setzten vielmehr auch bewusst Laute, Mimik und Verhaltensweisen zur Kommunikation ein. Damit vermochten sie, einander vor Gefahren zu warnen und das Leben in der Gruppe zu regeln. Einige Arten konnten bereits Stimmungen und Gefühle ausdrücken. Darüber hinaus hatte sich ihr Gedächtnis gewaltig entwickelt. Sie erkannten nicht nur die Mitglieder der Gruppe oder Orientierungspunkte in der Umwelt, sie waren auch in der Lage, Erfahrungen bei der Nahrungssuche oder bei der Verwertung von Nahrung zu speichern. Dieses Wissen wurde durch neue Erfahrungen fortgeschrieben. Es konnte auch an andere weitergegeben werden. Auch die soziale Struktur der Gruppe wurde komplizierter. Natürlich gab es immer noch einen Chef oder eine Chefin, aber darunter entstand ein soziales Geflecht, das auch ohne die führende Hand des Chefs in der Lage war, bestimmte Aufgaben zu planen und zu realisieren. Bei Affen beobachtet man sogar Freundschaften oder Zweckgemeinschaften bis hin zu strategischen Bündnissen im Kampf um die Macht in der Gruppe.

Und dann kam der Mensch. Er setzte der Entwicklung die Krone auf.

zuletzt geändert: 09.08.2015

 

 

1) GEO kompakt Nr. 33, Wie Tiere denken, Seite 35

2) ebenda, S. 36

3) ebenda, S. 37

4) ebenda S. 40

Quelle Artikelbild: harscher.de

Noch mehr Gewichtiges

Fallgeschwindigkeit

Die Entstehung dieses Beitrags ist mit einer Geschichte verbunden, die ich kurz erzählen will.

Derzeit beschäftige ich mich eigentlich mit der Entstehung und Entwicklung des Lebens. Dazu ist umfangreiches Material zu sichten. Bis ein Artikel fertig ist, vergehen Monate. Als Ausgleich zu den ganzen Fakten habe ich mir noch einmal etwas Abstrtakteres, nämlich die Gesetzmäßigkeiten in der Dialektik vorgenommen. Letzte Nacht nun geschah Sonderbares. Ich bin aufgewacht, weil sich eine Frage zum Verhältnis von Masse und Gewicht ungestüm ins Bewusstsein drängte. Vergleichbares passiert mir höchst selten. Dass dieses nächtliche Ereignis noch dazu ein Thema betraf, das mich aktuell gar nicht umtreibt, das war vollends erstaunenswert. Was da in mein Bewusstsein drängte war im übrigen kein kruder Traum, sondern eine durchaus fundierte Fragestellung, die mir bisher nicht aufgefallen war. Es war, als ob ein kleiner Quälgeist im Kopf sagen wollte, wach auf Alter, ich hab da so eine Idee, kümmere dich darum. Nach einer kurzen Zeit nächtlichen Grübelns bin ich erfreulicherweise wieder eingeschlafen.

Am nächsten Morgen war, wie immer, wenig Zeit. Lediglich einige wenige Notizen zum Thema konnte ich zu Papier bringen. Die Arbeit, also der Broterwerb, rief unerbittlich. Dort angekommen, begrüsste man mich mit der Nachricht, dass alle Systeme ausgefallen seien und wir uns mit Weiterbildung oder so beschäftigen sollten. Oh Wunder, mit einem Mal war Zeit, um aus den Erlebnissen der Nacht die Skizze für einen Beitrag zu formen. Kaum war dies in aller Eile vollbracht, liefen auch die Systeme wieder an. Sollte dies ein Fußtritt des Schicksals gewesen sein? Jedenfalls führte kein Weg mehr daran vorbei, der Beitrag musste flink geschrieben sein.

Kommen wir zur Frage jener Nacht. Wieso haben die Dinge auf Erden unterschiedliches Gewicht? Im Weltall haben sie gleichermaßen kein Gewicht. Auf der Erde wird den Dingen, respektive Massen durch die Schwerkraft Gewicht verliehen. Die Schwerkraft bewirkt ein Heranziehen aller Massen an den Planeten oder anders gesagt, sie verleiht ihnen einen Bewegungsimpuls in Richtung Erdmittelpunkt. Die Schwerkraft wirkt auf alle Massen in gleichem Maße, was seinen Ausdruck in der gleichen Beschleunigung aller Massen bei ihrem Fall Richtung Erde findet. Wenn dieser Bewegung irgendwo ein Hindernis im Wege ist und sie sich nicht weiter realisieren kann, dann tritt diese nicht realisierbare Bewegung, mithin die Bewegungsenergie dieser Masse, als Kraft zutage. Wirkt diese Kraft auf eine Waage, dann können wir ihre Größe als Gewicht ablesen.

Nun wissen wir zwar, warum die Massen auf Erden Gewicht besitzen, aber warum ist dieses Gewicht für die einzelnen Massen unterschiedlich? Hauptmasseträger sind die Protonen und die Neutronen. In den unterschiedlichen Massen oder Strukturen sind unterschiedlich viele Protonen und Neutronen versammelt. Das wäre immerhin ein Anhalt für die Antwort auf unsere Frage. Allerdings haben auch Protonen und Neutronen von sich aus kein Gewicht, wie ihr Dasein im Weltraum beweist. Im Weltraum unterscheidet man die Massen mittels der Energiemenge, die erforderlich ist, um ihnen eine bestimmte Beschleunigung zu verleihen. Die Massen nehmen den Energieimpuls auf und setzen ihn in einer beschleunigten Bewegung um. Die nunmehr beschleunigte Bewegung ist Ausdruck eines höheren Energieniveaus, das die Masse nach der Aufnahme des Energieimpulses besitzt. Je mehr Energie für diese Beschleunigung erforderlich ist, desto größer ist die beschleunigte Masse.

Das erreichte höhere Energieniveau bleibt solange erhalten, bis eine andere Masse respektive ein anderer Energieimpuls diesen Zustand ändert. Physiker bezeichnen dieses Phänomen als Trägheit. Mir ist der Ausdruck „Trägheit“ in diesem Zusammenhang suspekt, denn er hat für mich einen negativ wertenden Beigeschmack. Verdeutlicht werden soll doch eigentlich, dass Energie in Form einer Bewegung erhalten bleibt, solange dem keine von außen kommenden Einflüsse entgegenwirken. Die „Trägheit“ ist also Ausdruck des Energieerhaltungssatzes.

Im Weltraum gilt, je mehr Masse eine Struktur besitzt, desto mehr Energie ist erforderlich, damit die Struktur in ihrer Gesamtheit um einen bestimmten Wert beschleunigt wird, das heißt, ein höheres Energieniveau erreicht. Gleiches muss vom Prinzip her auch auf Erden gelten. Die Gravitation ist eine Kraft, die von der Bewegung der Quarks in den Protonen ausgeht. Als Kraft ist sie eine in der Struktur der Protonen nicht realisierbare Bewegung, mithin Energie, die ihre Wirksamkeit nach außen richtet und als Sog auftritt. Mit diesem Sog gibt die Gravitationskraft allen Strukturen auf Erden einen Energieimpuls. Diese auf die Strukturen wirkende Energie ist für alle Strukturen, besser für alle massebildenden Strukturbausteine, gleich. Je mehr Masse, je mehr Protonen und Neutronen eine Struktur besitzt, desto größer ist auch die Energie, die diese Struktur als Ganzes auf diese Weise aufnimmt. Kann sich die von der Gravitationskraft initiierte Bewegung wegen eines Hindernisses nicht realisieren, dann tritt sie wiederum als Kraft, als unterschiedlich große Kraft, mithin als unterschiedlich großes Gewicht der Strukturen in Erscheinung. Der Unterschied zu den beschleunigten Strukturen im Weltraum besteht eigentlich nur darin, dass auf Erden alle Strukturen zu jeder Zeit und in gleichem Maße einem Energieimpuls in Form der Gravitationskraft ausgesetzt sind.

Wenn von den Protonen ein Sog ausgeht, dann muss das natürlich für alle Protonen gelten. Das heißt, dort wo mehr Protonen versammelt sind, die ihre Wirkung vereinen, dort muss eine größere Wirkung auf Dritte vorhanden sein. Nun ist die Erde nicht rund und glatt wie eine Billardkugel. Vielmehr sind an den einzelnen Orten jeweils spezifische Massen angehäuft. Das bedeutet, dass auch die Sogwirkung, mithin die Beschleunigung der Massen in Richtung Erde, an jeder Stelle des Globus unterschiedlich sein muss. Daher wird die gleiche Masse an verschiedenen Orten dieser Welt ein unterschiedliches Gewicht aufweisen. Diese Unterschiede sind  im Allgemeinen sehr gering und deshalb für die meisten Zwecke vernachlässigbar. Im Vergleich von Gewichten am Äquator und an den abgeflachten Polen können sie jedoch durchaus eine Rolle spielen.

Wie ist das nun mit einer Masse, die über genug eigene Energie verfügt, so dass sie der Anziehungskraft der Erde widerstehen kann? Nehmen wir ein Flugzeug als Beispiel. Die Energie, die seine Triebwerke freisetzen, verleiht ihm soviel Schub, dass es sich in der Luft halten kann. Von den Protonen dieses Flugzeugs geht jetzt natürlich auch eine Anziehungswirkung auf den Erdball aus. Da die Masse des Flugzeugs im Verhältnis zur Masse der Erde aber minimal ist, wird dieser Effekt wahrscheinlich kaum nachweisbar sein. Wir brauchen schon eine etwas größere Masse als ein Flugzeug, um diesen Effekt nachzuweisen. Nehmen wir den Mond. Erde und Mond haben sich zu einer Struktur gefunden, in der die wirkenden Kräfte in einem relativen Gleichgewicht sind, so dass der Mond in gesicherten Bahnen die Erde umkreisen kann. Er läuft kaum Gefahr, in diese doch so viel größere Masse hineinzustürzen. Die Wirkung der Gravitationskraft des Mondes auf die Erde ist, im Gegensatz zu der des Flugzeuges, quasi mit bloßem Auge, erkennbar. Die Tiden oder Gezeiten sind nämlich Folge dieses Zusammenhangs.

 

Es ist fast ein Jahr her, dass der vorstehende Artikel entstand. Momentan beschäftige ich mich mit ganz anderen Fragen. Aber, wie das so ist, eines schönen Tages drängte sich wieder einmal eine Frage zum Gleichgewicht der Kräfte in die Aufmerksamkeit. Durch alle Medien ging die Schlagzeile, dass es erstmals gelungen sei, Gravitationswellen zu messen.

Was wurde denn nun gemessen? Man hatte beobachtet, wie zwei riesige rotierende Massen, zwei „schwarze Löcher“, miteinander verschmolzen. Von dieser Verschmelzung gingen Wirkungen aus, die gemessen werden konnten. Aha, und was waren das für Wirkungen? Nun, sowohl das Universum als Ganzes wie auch dessen Teilsysteme befinden sich in einem relativen Gleichgewicht, einem Gleichgewicht von Strukturen und Bewegungen, von Kräften des Zusammenziehens und Auseinandertreibens. Dieses Gleichgewicht wird permanent durch die Ausdehnung des Universums gestört. Diese tendenzielle Ausdehnung, die mit der Auflösung von Strukturen einhergeht, schließt ein, dass immer wieder auch Prozesse der Konzentration von Massen auftreten. Darüber hinaus ist auch die Auflösung von Strukturen kein gleichförmiger Prozess. Vielmehr umfasst er Phasen relativer Stabilität genauso wie explosionsartige Veränderungen. Beides, die Auflösung von Strukturen und die Konzentration von Massen, gehen mit Veränderungen in den Außenwirkungen der betroffenen Teilsysteme einher. Diese Veränderungen verlangen wiederum Anpassungen von allen anderen Teilsystemen im Universum. Das können Verringerungen oder Vergrößerungen im Abstand zueinander sein, oder auch Veränderungen in der Richtung oder Geschwindigkeit der eigenen Bewegung.

Da solche Veränderungen in Struktur oder Bewegung einzelner Teilsysteme praktisch permanent erfolgen, geht ein ständiges „Zittern“ durch das Universum. Es ist Ausdruck unterschiedlichster Anpassungen, um immer wieder aufs Neue ein Gleichgewicht herzustellen. Dieses Zittern ist, nicht zuletzt wegen der großen Entfernungen, die hier eine Rolle spielen, so schwach, dass im Regelfall mit heutigen Mitteln eine Messung unmöglich ist. Wenn sich jedoch im Einzelfall große Veränderungen vollziehen, wie die Fusion schwarzer Löcher oder die Explosion eines massereiche Systems, dann wird dieses „Zittern“ stärker ausfallen und gegebenfalls auch heute schon messbar sein. Eine solche Messung ist jetzt offensichtlich gelungen. Da das Ereignis, das ein solches „großes Zittern“ auslöst, von unterschiedlicher Natur sein kann, sollte sich diese auch in Struktur und Geschwindigkeit der registrierten Anpassungen widerspiegeln. Das heißt, der konkrete Ablauf des „Zitterns“ könnte Auskunft darüber geben, welches Ereignis ihm zugrunde liegt.

Quelle Artikelbild: michael-schoefer.de

zuletzt geändert: 11.03.2016

 

Groß, größer, am größten

Urwald

Klein war gestern. Von nun an hatten die Großen das Sagen. Je größer, desto besser, schien die Losung zu sein. Wie hatte doch alles so beschaulich begonnen. Viele kleine unsichtbare Wesen hatten die Welt, respektive die Meere, Flüsse und Seen bevölkert und keinem etwas zuleide getan. Naja, ganz so friedfertig waren die Kleinen nun auch wieder nicht. Sie haben sich schon mal gegenseitig aufgefressen und mit ihrem Stoffwechsel die Umwelt dramatisch verändert. Letzten Endes war es die Gier nach Energie, die der alten Welt, in der nur anaerobe Mikroorganismen existierten, ein Ende setzte.

Die Cyanobakterien waren schuld. Sie kamen auf den Dreh, die so reichlich vorhandene Sonnenenergie für den eigenen Bedarf zu nutzen. Zu diesem Zweck erfanden sie die Photosynthese, die sie in die Lage versetzte, aus Sonnenenergie, Kohlendioxid und Wasser Zuckermoleküle zu produzieren. Diese Zucker konnten in der Zelle gespeichert und später mittels Aufspaltung für den eigenen Energiebedarf verwendet werden. Kohlendioxid war zu jener Zeit reichlich im Wasser gelöst, es war ja auch wesentlicher Bestandteil der Atmosphäre. Um an das Sonnenlicht zu gelangen, mussten die Cyanobakterien aus der schützende Tiefe der Gewässer auftauchen und es sich in der Nähe der Oberfläche kommod machen. Das taten sie nicht jede für sich allein, sie bildeten Kolonien, also mehr oder weniger lose Verbünde. Das Ganze erwies sich als Erfolgsmodell mit ungeahnten Folgen. Denn die Cyanobakterien vermehrten sich prächtig. Ihre Art der Energiegewinnung führte jedoch zur Umwandlung von Kohlendioxid in Sauerstoff, der sich nun im Wasser und dann in der Atmosphäre anreicherte.

Der Vorrat des im Wasser gelösten Kohlendioxids war allerdings begrenzt. Immerhin bestand die Option, direkt das Kohlendioxid der Luft zu erschließen. Das würde am besten an Land gelingen. Für den Schritt vom Wasser auf das Land waren jedoch einige Voraussetzungen erforderlich. Es musste zum Beispiel ein Schutz gegen die tödlichen UV-Strahlung der Sonne gegeben sein. Diese Strahlung hatte bis dato jedes Leben ins Wasser verbannt, denn nur dort war ein gewisser Schutz gegeben. Der Sauerstoff, den die Cyanobakterien produziert hatten, war jedoch in den höheren Luftschichten durch eben diese Sonnenenergie in Ozon umgewandelt worden, der nun wie eine Schutzhülle wirkte. Erst durch diese Veränderung wurde die Eroberung der Festlands durch das Leben überhaupt möglich. Befördert wurde die Entwicklung wohl auch dadurch, dass in den Meeren bereits eine relativ hohe Dichte an Leben erreicht war. Das Land dagegen bot jungfräulichen Lebensraum. Da war aber noch ein Problem. Die Wasserbewohner hatten keine Wurzeln oder andere Organe, mit denen sie Nährstoffe und Wasser aus dem Boden gewinnen konnten. Wer sollten also die ersten Landgänger sein?

Cyanobakterien lebten, wie gesagt, nicht allein, jede für sich. Sie bildeten mehr oder weniger lose Verbünde, in denen auch andere Organismen zugelassen waren. In solchen Verbünden entwickelt sich im Laufe der Zeit eine Arbeitsteilung, die die Versorgung aller Verbündeten sichern sollte. Außerdem bot die Gemeinschaft einen gewissen Schutz. Vielleicht übernahmen einige größere Bakterien in diesem Verbund spezielle Aufgaben, für die besondere Fähigkeiten erforderlich waren. Der Einsatz besonderer Fähigkeiten erfordert besonders viel sofort verfügbarer Energie. Da war es sinnvoll, wenn ein Energielieferant in Form einer Cyanobakterie nicht nur Nachbar war, sondern direkt in den eigenen Zellaufbau integriert werden konnte. Jedenfalls gelang einigen größeren Bakterien die Fusion, so dass sie nun selbst über die Photosynthese verfügten. Die Informationen über diesen speziellen Zellaufbau wie auch über die besonderen Fähigkeiten dieser Organismen mussten im Erbgut verankert werden. Dieses Erbgut war damit von besonderer Wichtigkeit für den gesamten Verbund. Es musste auch besonders geschützt werden. Deshalb bildete sich um die die Erbinformation tragende DNA eine eigene Hülle. Ein Zellkern entstand. Diese größeren Einzeller mit der Fähigkeit zur Photosynthese bezeichnet man als Grünalgen.

Mit der Zeit entstanden Gebilde aus mehreren Zellen. Vielleicht war es die räumliche Enge in den Verbünden, die dazu führte das sich die Zellen bei der Vermehrung nicht mehr vollständig voneinander trennten. Vielleicht war auch die Kooperation der Zellen effektiver, wenn sie sich nicht mehr völlig ablösten. Die solcherart entstandenen Gebilde wurden jedenfalls immer größer und sie nahmen unterschiedliche Formen an. Entweder sie entwickelten sich zu langen Fäden und konnten so relativ große Flächen auf der Suche nach Energie und Nährstoffen erreichen oder sie bildeten kompaktere Einheiten, die stabiler gegen äußere Einflüsse waren. Irgendwann waren die auf diese Weise entstandenen mehrzelligen Algen so erfolgreich, dass sie in hoher Dichte die Meere durchwaberten und mit ihrer Sauerstoffproduktion das Werk der Cyanobakterien vollendeten. Das Festland war nun reif zur Eroberung. Es hatte ja auch lange genug gedauert. Mehr als eine Milliarde Jahre waren vergangen, bis aus Cyanobakterien einzellige Algen wurden, und dann noch einmal eine halbe Milliarde Jahre bis komplexe Mehrzeller entstanden. Einer dieser winzigen Vielzeller wird einige hundert Millionen Jahre später zum Urahn der Landpflanzen werden. Gut Ding will Weile haben. 1)

Man nimmt heute an, dass einige dieser winzigen Nachfahren der Grünalgen als erste den Schritt an Land wagten. Diese winzigen mehrzelligen Grünalgen waren durch eine harte Schule gegangen, denn sie lebten in Tümpeln und Seen und mussten damit zurechtkommen, dass längere Trockenzeiten auftraten. Diese Perioden zu überstehen, entschied über Leben und Tod. Die Algen begannen daher, ihre Oberfläche mit einer transparenten Hülle aus Wachsen und fetthaltigen Substanzen zu bedecken. Diese Hülle verhinderte, dass lebenswichtige Flüssigkeit aus dem Inneren verdunstete. Gleichzeitig musste die Hülle den Gasaustausch erlauben, weshalb sie wahrscheinlich recht dünn war. Dann war da noch immer die Frage, wie man an Nährstoffe kommen sollte, die doch nun vom Boden aufgenommen werden mussten. Vielleicht waren die Landgänger ja in der Lage, Nährstoffe aus der Luft oder aus der Feuchte um sie herum zu ziehen. Vielleicht haben sie aber auch unter diesen Bedingungen den existierenden Verbund mit anderen Wesen nie aufgegeben.

Eine der erfolgreichsten Kooperationen in der Geschichte des Lebens ist die Verbindung von Pflanzen und Pilzen. Die Ahnen der Pilze entstammen ebenfalls dem Meer. Man kannte sich also. Die Fäden, die die Pilze ausbilden, mussten nun Nährstoffe vom Boden  aufnehmen. Da an der Oberfläche nicht viel zu holen war, stießen sie ins Erdreich vor. Gleichzeitig waren sie mit der Pflanze verflochten, der sie ein Teil der aufgenommenen Nährstoffe abgeben konnten. Dafür erhielten sie ein Quantum des von der Pflanze produzierten Zuckers. Durch diese Kooperation erschloss sich der Pilz, quasi durch die Hintertür, die Photosynthese. Gleichzeitig wurde die Pflanze mit Nährstoffen aus dem Boden versorgt. Für diese Theorie spricht die Tatsache, dass auch heute neun von zehn Pflanzen in Symbiose mit Pilzen leben.

Wie dem auch sei, vor rund 480 Millionen Jahren begann die Begrünung des Festlandes. Moose, Nachfahren der Algen, breiteten sich aus. Ebenso wie die Algen bilden Moose Sporen, die nun nicht mehr durch Wasser sondern vor allem mit Hilfe des Windes verbreitet wurden. Trafen sie auf nährstoffreichen Boden, dann bildete sich eine neue Pflanze, die baugleich der Mutterpflanze war. Vervielfältigung durch Klonung. Wenn sich Lebewesen jedoch ausschließlich durch Klonung vermehren, dann sind Veränderungen, das heißt Anpassungen an unterschiedliche und sich verändernde Umweltbedingungen, nicht nur langwierig sondern auch voller Unwegsamkeiten. Eine neue Strategie der Fortpflanzung war erforderlich. Die Lösung war so simpel wie genial. Zwei Exemplare einer Art mussten ihr Erbgut mischen. Dazu wurden zwei unterschiedliche aber kompatible Arten von Keimzellen gebildet. Die eine blieb am Ort, also an der Pflanze, die andere konnte mit Hilfe von Wasser und Wind auf Reisen gehen. Traf die reisende Keimzelle nun auf ein stationäres Gegenpart, dann konnten beide verschmelzen und einen Samen bilden, dem ein neuer Spross entspringen würde. Nennen wir die beweglichen Keimzellen männliche und die stationären weibliche. Die Sprösslinge würden Eigenschaften beider Eltern in sich vereinen. Dadurch unterschieden sich die einzelnen Pflanzen einer Art immer mehr voneinander. Diejenigen, die am besten an die Umwelt angepasst waren, pflanzten sich am stärksten fort. Auf diese Weise entstanden nicht nur pflanzliche Individuen, es entstanden mit der Zeit auch neue Arten.

Was sich bewährt hat, wird in der Natur nicht so schnell aufgegeben. Das gilt auch für die hergebrachte Form der Fortpflanzung durch Klonung. Wenn vereinzelte Samen in ein bis dahin nicht besiedeltes Gebiet getragen wurden, dann war im weiteren eine geschlechtliche Fortpflanzung wegen fehlender Partner kaum realisierbar. In einer solchen Situation war es hilfreich, erst einmal mittels Klonung eine Kolonie zu gründen. Die Klone waren zwar genetisch gleich, aber mit der Zeit entstanden bei den einzelnen Exemplaren und ihren Nachfahren durch Mutation mehr oder weniger bedeutende Abweichungen. Nach und nach bildeten sich auf diese Weise pflanzliche Individuen heraus. Dann war auch geschlechtliche Fortpflanzung wieder sinnvoll. Sie hat den Vorteil, dass sie zu einer schnelleren und effektiveren Anpassung an die gegebenen beziehungsweise sich verändernden Bedingungen führt. Damit konnte der neue Lebensraum nun endgültig als erobert betrachtet werden. Noch heute können sich etwa 40 Prozent aller Arten durch Knospung, Ableger, Ausläufer und andere Formen ungeschlechtlicher Fortpflanzung ausbreiten. 2)

Eigentlich ging es von nun an erstaunlich schnell. Bahnbrechende Innovationen brauchten nicht mehr Milliarden Jahre, sondern nur noch einige zig Millionen. Das mag daran liegen, dass die äußeren Bedingungen bereits lebensfreundlicher geworden waren, dass ausreichend Energie zur Verfügung stand und dass die neuen Vermehrungstechniken deutlich mehr Variationen in relativ kurzer Zeit zuließen. So bildeten sich zum Beispiel Pflanzen mit einer dickeren Schutzschicht. Da der Gasaustausch trotzdem weitergehen musste, bauten sie Spalte in die Oberfläche ein, die nach Bedarf geöffnet oder geschlossen werden konnten. Außerdem begannen die Pflanzen, sich dem Licht entgegenzustrecken. Dazu mussten sie ihre Struktur stärken. Neuartige Moleküle wurden gebildet und so angeordnet, dass sie ein Stützkorsett ergaben. Für all diese Innovationen brauchte man Energie. Zur Deckung des steigenden Energiebedarfs wurden Kraftwerke in Form von Sonnenkollektoren, profan Blätter genannt, erfunden. Sie produzierten mit Hilfe der Sonne aus Kohlendioxid und Wasser Zucker, der nicht nur als Energiereserve gespeichert werden konnte, sondern der darüber hinaus zur Grundlage für die Bildung unentbehrlicher Baustoffe wurde. Dann war da noch das Problem mit dem Wasser, dass ja irgendwie aus dem Boden gesogen und durch die gesamte Pflanze bis hin zu den Blättern transportiert werden musste. Ein entsprechendes Wurzelwerk wurde gebildet, welches das Wasser, mitunter auch aus großen Tiefen, herausholte. Um den Transport des Wassers zu gewährleisten, wurde über die Spalten der Blätter Feuchtigkeit verdunstet. Der auf diese Weise entstehende Sog, unterstützt durch ein System von sich ständig verjüngenden Röhren, ermöglichte letztlich diese logistische Meisterleistung.

Hinsichtlich der Fortpflanzung gab es ebenfalls Errungenschaften. In diesem so wichtigen Geschäft lediglich auf Wasser und Wind zu vertrauen, war auf die Dauer eine unsichere Angelegenheit. Mittlerweile gab es aber unzählbare Krabbelwesen, die vor 400 Millionen Jahren ebenfalls begonnen hatten, das Land zu bevölkern. Ein Teil von ihnen konnte sogar fliegen und auf diese Weise große Entfernungen zurücklegen. Diese Krabbelwesen, Insekten vor allem, wurden zur rechten Landplage. Wenn sich die Pflanzen diese lästigen Wesen schon nicht vom Halse halten konnten, vielleicht konnten sie sie ja für ihre eigenen Zwecke einspannen. Dazu mussten diese Wesen gezielt angelockt werden. Eine Reihe von Pflanzen entwickelte um die Keimzellen herum ein Gebilde, dass diese Aufgabe durch seine Form, seine Farbe oder durch die Absonderung von speziellen Duftmolekülen erfüllte. Als extra Belohnung gab es für den Besucher häufig eine Portion Zucker respektive Nektar. Diese lockenden Gebilde nennen wir Blüten. Da jede Art von Krabbeltierchen eigene Vorlieben hinsichtlich Farben, Formen und Gerüchen hat, spezialisierten sich die Pflanzen auf einen oder wenige dieser Helferlein. Die Strategie war in toto so erfolgreich, dass heute 80 Prozent aller Pflanzen Blütenpflanzen sind.

Die Pflanzen waren bereits zu erstaunlicher Größe erwachsen. Aber groß war nicht groß genug. Um noch weiter dem Licht zustreben zu können, musste die gesamte Struktur verstärkt werden. Die in dieser Hinsicht bahnbrechende Neuerung war die Erfindung des Holzes. Um weit in den Himmel ragen zu können, muss man sich jedoch im Boden verklammern, sonst würde jeder Windstoß dem Streben nach Höherem ein jähes Ende bereiten. Starke Wurzeln mussten gebildet werden, die sich fest im Untergrund verankerten. Wurzeln hatten aber nicht nur für den entsprechenden Halt zu sorgen, sie waren neben dem Einsammeln von Wasser auch für die Versorgung mit Nährstoffen zuständig. Für all das benötigten sie Energie. Die Energiereservestoffe in Form von Zucker wurden jedoch in den Blättern produziert, die immer mehr dem Licht zustrebten. Damit die Pflanze bis in die Wurzeln mit Zucker versorgt werden konnte, musste der Zucker also von den Blättern durch die gesamte Pflanze nach unten durchsacken. Dank der Schwerkraft war dies ohne größeren Aufwand möglich, vorausgesetzt die Zellwände ließen die Zuckermoleküle passieren. Dem Streben nach Höherem stand nun nichts mehr im Wege. Allerdings stellte sich die Aufnahme der erforderlichen Wassermengen und die Versorgung mit Mineralien immer wieder als Engpass heraus. Ohne die kleinen Kooperationspartner in Form von Pilzen wäre dem Streben nach Höherem sicher bald ein Ende gesetzt worden. Erst die Pilze mit ihrem weitverzweigten Geflecht ermöglichten die effektive Versorgung der Wurzeln mit Wasser und Mineralien und damit letztlich den Durchbruch in neue Dimensionen. Nicht zu vergessen, dass sie den lebenswichtigen Phosphor bereitstellten, den die Pflanzen selbst nicht aufspalten konnten. Heute verdanken alle Baumarten Europas dieser Gemeinschaft ihre Existenz.

Irgendwie ist immer dafür gesorgt, dass es einem nicht zu wohl wird. Bald schon waren die nährstoffreichen Gegenden sehr dicht mit Pflanzen unterschiedlicher Art besiedelt. Ein Konkurrenzkampf um Rohstoffe und Energie entbrannte. Wenn es einem gut geht, finden sich darüber hinaus haufenweise Parasiten und Schmarotzer ein, die die fleißigen Pflanzen anzapften und ihnen Mineralstoffe und Zucker entzogen, ohne eine Gegenleistung dafür zu liefern. Noch gravierender war allerdings, dass eine andere Gruppe von Lebewesen sich ebenfalls aufgemacht hatte, das Festland zu erobern – Tiere. Das Nahrungsfundament der Tiere sind Pflanzen. Pflanzen sind halt die einzigen, die mit Sonnenlicht Energiereservestoffe produzieren können. Und Pflanzen waren an Land inzwischen genügend vorhanden. Auf die mit diesen Veränderungen verbundenen Bedrohungen mussten die Pflanzen reagieren, das heißt, sie mussten sich gegen die Konkurrenz anderer Pflanzenarten erwehren, sie mussten Parasiten bekämpfen und sich vor dem übermäßigen Befraß durch Tiere schützen. Außerdem galt es, sich immer wieder den sich verändernden Umweltbedingungen anzupassen. Neue Lebensräume waren zu erobern und so die Verbreitung der Art zu forcieren. Das alles waren Aufgaben, die in irgendeiner Art und Weise eine Interaktion mit der Umwelt verlangten.

Die erste Herausforderung bestand schon mal im Wachstum selbst. Für Wachstum brauchte man eine Orientierung, in welche Richtung es gehen soll. Also Wurzeln nach unten und Triebe nach oben, dem Licht entgegen. Aber wo waren oben und unten? Noch schwieriger wurde es, wenn ein Hindernis auftauchte, zum Beispiel ein größerer Stein, der der Wurzel im Wege lag. Um diesen Stein musste die Wurzel herum und dann nach unten weiterwachsen. Um eine entsprechende Orientierung zu erlangen, kann man sich die Schwerkraft zunutze machen. Dazu entwickelten die Pflanzen spezielle Zellen, die zum Beispiel in den Wurzelspitzen lokalisiert wurden. Mit Hilfe kleiner Kügelchen, die an die Zellwand drücken, registrieren sie, ob die Wurzelspitze nach unten zeigt oder eben nicht. In analoger Weise wurde das Wachstum nach oben, in die Höhe gesteuert.

Natürlich mussten sich die Pflanzen auch dem Rhythmus von Tag und Nacht anpassen. In der Nacht, wenn praktisch keine Sonnenenergie für die Photosynthese zur Verfügung steht, senken viele Pflanzen ihre Blätter ab, wohl um Energie zu sparen. Auch die Photosynthese selbst ist auf den Rhythmus von Tag und Nacht eingestellt. Sie vollzieht sich nämlich in zwei Schritten. Am Tag wird die Sonnenenergie eingesammelt und auf chemischen Wege zwischengelagert. In der Nacht wird dann Kohlendioxid der Luft mit Hilfe dieser Energie zu Zuckermolekülen umgebaut. Zur Steuerung dieses Rhythmus verfügen die Pflanzen über eine innere Uhr aus Proteinen, die nach einem festgelegten Schema auf- und wieder abgebaut werden. Das heißt, die Zeit wird mit Hilfe von Prozessen gleichbleibender Dauer gemessen, ein Prinzip, das auch für uns Grundlage jeglicher Zeitmessung ist. Der Nachteil dieses Systems besteht darin, dass es jahreszeitlich bedingte Änderungen des Tag/Nacht-Rhythmus nicht berücksichtigen kann. Weitere Impulse, die aus der Länge und der Intensität der Sonneneinstrahlung entstehen, mussten hinzugenommen werden. Auf diese Weise war die Pflanze nun in der Lage, sich nicht nur in den Tages- sondern auch in den Jahreszeiten zu orientieren. 2)

Im Laufe der letzten Jahre hat man eine Reihe weiterer Wahrnehmungen bei Pflanzen nachgewiesen. Dazu gehören die Wahrnehmung von Molekülen in der Luft (Geruch), von gelösten chemischen Substanzen (Geschmack), von Schallwellen (Gehör), von Licht verschiedener Frequenz, von Druck, Feuchtigkeit oder Wärme. Sie basieren meist auf einfachen Wirkprinzipien, wie man sie teilweise auch bei einzelligen Lebewesen findet. Im übrigen funktionieren auch die Sinne der Tiere in vergleichbarer Weise, auch wenn die Sensibilität der Sinneszellen immer weiter verfeinert wurde. Der Unterschied hinsichtlich der Wahrnehmungen von Einzellern, Pflanzen und Tieren liegt in erster Linie in der Verarbeitung der generierten Informationen. Der Einzeller kann jede Information, die er gewinnt, ohne Umwege sofort in der Anpassung der eigenen Strategie umsetzen. Bei mehrzelligen Lebewesen, muss die Information, die von den spezialisierten Sinneszellen generiert wird, dem Organismus als Ganzem, respektive den jeweils zuständigen Organen, zur Verfügung gestellt werden. Tiere haben zu diesem Zweck ein Nervensystem mit einer Steuerungszentrale entwickelt. Pflanzen verfügen nicht über ein derartiges zentralisiertes Steuerungssystem.

Ein zentralisiertes Informationsverarbeitungssystem mit Datenautobahnen, die den ganzen Korpus durchziehen, hat sicher große Vorteile, was die Schnelligkeit und Flexibilität von notwendigen Reaktionen anbelangt. Es ist jedoch sehr energieaufwendig. Die Strategie der Pflanzen hinsichtlich der Informationsverarbeitung kann man vielleicht als bodenständiger bezeichnen, in jedem Fall ist sie langsamer. Für Pflanzen ist nicht Beweglichkeit oberste Priorität des Energieeinsatzes sondern Wachstum. Trotzdem müssen auch die Pflanzen die aus den Wahrnehmungen gewonnenen Informationen irgendwie weiterleiten. Dazu werden vor allem biochemische Botenstoffe genutzt. Werden beispielsweise im Herbst die Tage kürzer und die Intensität der Sonnenstrahlen wird geringer, fallen die Temperaturen und treten Nebel auf, dann verfärben sich die ersten Blätter des Baumes. Gleichzeitig setzen diese Blätter einen Botenstoff frei, der von den anderen Blättern registriert wird, die nun ebenfalls beginnen, den grünen Farbstoff abzubauen. Das bedeutet, jedes Blatt hat eigene Sensoren, die die Botenstoffe wahrnehmen und biochemische Reaktionen in diesem Blatt in Gang setzen. Diese dezentrale Methode der Steuerung birgt Unsicherheiten, zum Beispiel dahingehend, ob auch alle Blätter die Nachricht zeitnah erhalten. Sie ist aber, verglichen mit dem Transport von Botenstoffen innerhalb der Pflanze, rasant schnell und wohl auch hinreichend zuverlässig. Außerdem werden auch benachbarte Bäume, genauer deren Blätter, entsprechend informiert und zur Verfärbung inspiriert.

Auf ähnliche Weise wird sichergestellt, dass die Früchte einer Pflanze beziehungsweise eines ganzen Standorts ungefähr zur gleichen Zeit reifen, was wiederum für die Anlockung der Insekten, die ja bei der Vermehrung helfen sollen, von Bedeutung ist. Das für diesen Prozess verantwortliche pflanzliche Hormon wird übrigens auch im Handel eingesetzt. Bananen werden beispielsweise unreif geerntet, kühl gelagert und transportiert, um dann, kurz bevor man sie dem Kunden offeriert, mit eben diesem Hormon begast zu werden. So erreichen sie just zu dem Zeitpunkt, da sie die Auslagen der Geschäfte zieren, ihre „natürliche“ Reife. Das bedeutet, die Früchte reagieren auf den Geruchsstoff, selbst wenn sie von der Mutterpflanze getrennt sind.

Ähnlich, also dezentral, vollzieht sich die Registrierung von Licht, des energie- und lebenspendenden Elixiers. In jedem Blatt, in jedem Trieb sitzen Detektoren, die registrieren, aus welcher Richtung und mit welcher Intensität Licht eintrifft. Mit Hilfe dieser Information wird die optimale Ausrichtung des Blattes respektive des Triebes bestimmt. Auch hier sind es die Sensoren des jeweiligen Blattes, die in genau diesem Blatt biochemische Reaktionen in Gang setzen, die zur gewünschten Veränderung seiner Ausrichtung hin zur Sonne führen. Das heißt, das Wahrnehmungs- und Informationssystem ist jeweils nur auf das entsprechende Organ der Pflanze, hier das einzelne Blatt, ausgelegt. Es existieren jedoch auch Gefahren und Herausforderungen, die eine Reaktion der ganzen Pflanze verlangen. Man hat herausgefunden, dass Pflanzen auch über ein Signalsystem verfügen, dass in der gesamten Pflanze vorprogrammierte Reaktionen zur Anpassung an die veränderte Situation auslösen kann. Die Signalweitergabe basiert in diesem Fall auf elektrischen Impulsen. Diese Impulse breiten sich in der Pflanze zwar bedeutend langsamer aus, als bei den mit einem Nervensystem ausgestatteten Tieren, aber trotzdem ist dieser Weg der Informationsverbreitung immer doch deutlich schneller als alle anderen zur Verfügung stehenden Alternativen. Durch dieses Signalsystems ist die Mimose zum Beispiel in der Lage, binnen weniger Sekunden nach einer Berührung alle Blätter zusammenzufalten.

Kommunikation findet nicht nur innerhalb der Pflanze, zwischen deren Zellen und Organen statt. Man hat vielfältige Beispiele dafür gefunden, dass auch die einzelnen pflanzlichen Individuen miteinander kommunizieren. Dazu werden neben den biochemischen Botenstoffen, wie bei der Verfärbung der Blätter oder der Reifung der Früchte, auch Schallwellen eingesetzt. So hat man in Versuchen festgestellt, dass junge Maispflanzen nicht nur Klickgeräusche erzeugen, sondern offensichtlich auch bestimmte Töne wahrnehmen und mit ihrem Wachstum darauf reagieren. 5) Dann ist da noch das unterirdische Pilzgeflecht, das nahezu alle Pflanzen eines Standortes miteinander verbindet und wahrscheinlich nicht nur dem Austausch von Nährstoffen dient. Es wird zum Beispiel angenommen, dass ältere Bäume mit Hilfe dieses Pilzgeflechts dem Nachwuchs Zucker zukommen lassen, da diese am verschatteten Waldboden kaum Chancen haben, per Photosynthese selbst genügend Energiereservestoffe zu produzieren. Eine solche Hilfe wäre wiederum ohne eine übergreifende Kommunikation kaum denkbar. Darüber hinaus muss auch mit Tieren Kommunikation stattfinden, sei es, um diejenigen anzulocken, die bei der Vermehrung behilflich sein sollen, oder sei es, um gefräßige Räuber abzuwehren.

Den verschiedenen Kommunikationsmöglichkeiten ist gemeinsam, dass ein Umweltreiz, ausgelöst durch eine materielle Struktur oder durch eine Bewegung, dazu führt, dass festgelegte Abläufe aktiviert werden. Stoffe werden synthetisiert beziehungsweise freigesetzt, die mit ihrem Wirkungspotential weitere Reaktionen herbeiführen, bis in der Gesamtheit der Abläufe die erforderliche Anpassung der Pflanze an die veränderte Situation vollzogen ist. Diese Abläufe sind im Erbgut gespeichert. Ihre Veränderung ist nur durch Selektion und Vererbung möglich.

zuletzt geändert: 17.05.2015

1) GEO kompakt Nr. 38, Seite 38 ff sowie Seite 150

2) ebenda, S. 68

3) ebenda, Seite 24 ff

4) ebenda, S. 123

5) ebenda, S. 31


 

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