Zoologie

1

Einleitung

Zoologie, Teilgebiet der Biologie, das sich mit dem Studium der Tiere beschäftigt. Dieser Artikel beschreibt die Geschichte und die wichtigsten Fragestellungen dieser Wissenschaft.

2

Geschichte

Man kann die Geschichte der Zoologie als Abfolge von Bemühungen zur Untersuchung und systematischen Einteilung der Tiere betrachten. Versuche zu einer Systematik gab es, wie man aus den Schriften von Hippokrates weiß, schon 400 v. Chr. Aristoteles stellte als Erster ein System zur Einordnung der Tiere auf, das bei verschiedenen Lebewesen von einem einheitlichen Grundbauplan ausging. Er ordnete die Tiere nach Fortpflanzungsweise und Lebensraum verschiedenen Gruppen zu. Als er die Entwicklung so verschiedener Tiere wie Hühner, Haie, Tintenfische und anderer Arten beobachtete, fiel ihm auf, dass allgemeine Strukturen früher entstehen als spezialisierte. Er unterschied außerdem zwischen sexueller und asexueller Fortpflanzung. In seiner Historia Animalium (Geschichte des Tierreiches) gibt er genaue Beschreibungen von Tierarten, die zu seiner Zeit in Griechenland und Kleinasien beheimatet waren. Er interessierte sich auch für Form und Körperbau und gelangte dabei zu dem Schluss, dass verschiedene Tiere in der Embryonalentwicklung einen ähnlichen Ursprung haben können und dass verschiedenartige Strukturen unter Umständen ähnliche Funktionen erfüllen.

In römischer Zeit widmete Plinius der Ältere vier Bücher seines 37-bändigen Werkes Historia Naturalis (Naturgeschichte) der Zoologie. Sie wurden im Mittelalter vielfach gelesen, sind aber eigentlich nur eine Sammlung von Volksweisheiten, Mythen und Aberglauben. Der griechische Arzt Galen, eine der einflussreichsten Personen in der Geschichte der Physiologie, sezierte landwirtschaftliche Nutztiere, Affen und andere Säugetiere und beschrieb viele ihrer Eigenschaften recht genau; in manchen Fällen übertrug er seine Erkenntnisse allerdings fälschlicherweise auf den menschlichen Körper. Seine falschen Vorstellungen, insbesondere über die Bewegung des Blutes, blieben jahrhundertelang praktisch unverändert erhalten. Erst im 17. Jahrhundert erkannte der englische Arzt William Harvey, wie der Blutkreislauf in Wirklichkeit funktioniert.

Bis zum Mittelalter war die Zoologie eine bunte Mischung aus Volksmärchen, Aberglauben, falschen Vorstellungen und Beschreibungen von Tieren; seit dem 12. Jahrhundert wurde sie dann immer mehr zu einer Wissenschaft. Vielleicht der wichtigste Naturforscher jener Zeit war der deutsche Gelehrte Albertus Magnus. Er lehnte viele abergläubische Vorstellungen ab, die im Zusammenhang mit der Biologie vorherrschten, und berief sich wieder auf die Arbeiten von Aristoteles. Später war Leonardo da Vinci mit seinen anatomischen Studien seiner Zeit weit voraus. Durch Sezieren und den Vergleich des Körperbaues von Tieren und Menschen gelangte er zu wichtigen Erkenntnissen. Ihm fiel beispielsweise auf, dass die Knochen und Gelenke der Beine bei Pferden und Menschen ähnlich angeordnet sind; damit hatte er eine erste Vorstellung von Homologie: Einander entsprechende Körperteile sind bei verschiedenen Tieren oft ähnlich gebaut, und das lässt auf die Zugehörigkeit zu einer gemeinsamen Verwandtschaftsgruppe schließen. Den Wert seiner anatomischen Arbeiten erkannte man damals allerdings nicht. Als Vater der Anatomie gilt vielmehr der belgische Arzt Andreas Vesalius, der die Grundprinzipien der vergleichenden Anatomie entwickelte.

Das beherrschende Thema der Zoologie war im 17. und 18. Jahrhundert die Systematik. Der schwedische Botaniker Carl von Linné entwickelte für Benennung und Einteilung der Lebewesen das binominale System mit Gattungs- und Artnamen, das noch heute in Gebrauch ist, und machte aus der biologischen Systematik eine eigene Wissenschaft. Er orientierte sich an den Arbeiten des englischen Naturforschers John Ray und unterschied Säugetiere anhand ihrer Zehen- und Zahnformen, und Vögel teilte er nach der Schnabelform ein. Ein anderer führender Systematiker jener Zeit war der französische Biologe Comte Georges Leclerc de Buffon. Weitere Fortschritte verdankte die vergleichende Anatomie u. a. Georges Cuvier: Er ließ sich Exemplare von Tieren aus der ganzen Welt schicken und gründete auf ihre Untersuchung ein Einteilungssystem.

Der Begriff Zelle wurde zwar schon im 17. Jahrhundert von dem englischen Wissenschaftler Robert Hooke geprägt, aber erst 1839 bewiesen die beiden deutschen Forscher Matthias Schleiden und Theodor Schwann, dass die Zelle der gemeinsame Grundbaustein aller Lebewesen ist. Die Zelltheorie gab den Anstoß für Fortschritte in der Embryologie, die der in Estland geborene Wissenschaftler Karl von Baer begründete. Sie war außerdem von Bedeutung für die Erkenntnisse des Franzosen Claude Bernard, der sich mit der Physiologie der Tiere beschäftigte und die Vorstellung von der Homöostase (der Stabilität des inneren Milieus eines Lebewesens) entwickelte.

Als man im 18. und 19. Jahrhundert wissenschaftliche Expeditionen unternahm, hatten Naturforscher die Möglichkeit, das Leben der Pflanzen und Tiere auf der ganzen Welt zu beobachten. Wohl die berühmteste Forschungsreise war die Expedition des Schiffes Beagle Anfang der dreißiger Jahre des 19. Jahrhunderts, an der Charles Darwin teilnahm. Er untersuchte Pflanzen und Tiere in Südamerika sowie in Australien und entwickelte auf dieser Grundlage seine Theorie der Evolution durch natürliche Selektion. Darwin erkannte zwar, wie wichtig die Vererbung ist, wenn man den Evolutionsprozess verstehen will, aber von den Arbeiten seines Zeitgenossen, des österreichischen Mönches Gregor Mendel erfuhr er nicht. Dieser fomulierte als Erster die Vorstellung von eigenständigen Erbfaktoren, jenen Einheiten, die man später Gene nannte. Mendels Befunde gerieten in Vergessenheit und wurden erst im Jahr 1900 wieder entdeckt.

3

Zoologie heute

Im 20. Jahrhundert weitete sich das Spektrum zoologischer Fragestellungen aus; es beschränkt sich heute nicht mehr auf die traditionellen Gebiete der Klassifikation und Anatomie, sondern umfasst auch Themen aus Genetik, Ökologie und Biochemie. Die Zoologie wurde zu einer fächerübergreifenden Wissenschaft, in der man mit einer breiten Palette von Methoden versucht, neue Erkenntnisse über das Tierreich zu gewinnen.

Die zoologische Forschung widmet sich heute zwei Hauptthemen: einerseits einzelnen systematischen Gruppen und andererseits Strukturen und Prozessen, welche die meisten dieser Gruppen gemeinsam haben.

Die systematisch orientierte Forschung konzentriert sich auf die verschiedenen Formen tierischen Lebens. Die Zoologie der Wirbellosen beschäftigt sich mit vielzelligen Tieren ohne Wirbelsäule; zu ihren Unterdisziplinen gehören die Entomologie (die Wissenschaft von den Insekten) und die Malakologie (die Erforschung der Weichtiere). Die Wirbeltierzoologie gliedert sich in Ichthyologie (Fische), Herpetologie (Amphibien und Reptilien), Ornithologie (Vögel) und Säugetierkunde. Auch die Paläontologie, die Wissenschaft von den Fossilien, unterteilt man nach systematischen Gruppen. Auf allen diesen Gebieten beschäftigen sich Wissenschaftler beispielsweise mit Einordnung, Verbreitung, Lebenszyklus und Entwicklungsgeschichte der jeweiligen Tiere oder Tiergruppen. Darüber hinaus sind die meisten Zoologen auch Fachleute für eines oder mehrere der im folgenden beschriebenen Forschungsgebiete.

Die Morphologie, d. h. die Erforschung des Körperbaues, gliedert sich heute in mehrere Bereiche: Die makroskopische Morphologie beschäftigt sich mit größeren Strukturen, z. B. mit Muskeln oder Knochen; in der Histologie untersucht man die verschiedenen Gewebe; und die Zytologie konzentriert sich auf Zellen und ihre Bestandteile. Viele große Fortschritte der jüngeren Zeit verdankt die Zytologie dem Elektronenmikroskop und dem Rasterelektronenmikroskop. Mit speziellen Färbemethoden und radioaktiver Isotopenmarkierung konnte man Einzelheiten der Struktur auf molekularer Ebene aufklären. Man entwickelte Methoden zur Kartierung der Nervenverbindungen in verschiedenen Teilen des Gehirns und kann heute nicht nur in bestimmten Gehirnbereichen, sondern sogar an einzelnen Nervenzellen Impulse auslösen und aufzeichnen.

Eng verknüpft mit der Morphologie ist die Physiologie, die Wissenschaft von den Funktionen des Organismus. Ein wichtiges Teilgebiet ist die Zellphysiologie, die ihrerseits eng mit der Molekularbiologie verwandt ist. Ein weiteres aktuelles Gebiet, die physiologische Ökologie, beschäftigt sich mit den physiologischen Reaktionen der Tiere auf ihre Umwelt. Gegenstand dieser Arbeiten waren vielfach Tiere aus Wüsten, Polargebieten oder Meeren, die extremen Temperatur- oder Druckverhältnissen standhalten müssen.

In der Verhaltensforschung entwickelten sich zwei Hauptrichtungen. Die eine, Tierpsychologie, beschäftigte sich im Wesentlichen mit physiologisch-psychologischen Fragen und konzentrierte sich auf Labormethoden wie die Konditionierung. Die zweite, Ethologie genannt, wurzelte in der Beobachtung von Tieren unter natürlichen Lebensbedingungen: Man untersuchte z. B. die Partnerwerbung, die Schwarmbildung und andere Formen des Sozialverhaltens. In jüngerer Zeit fließen beide Teilgebiete in weiten Bereichen zusammen; dieselben Wissenschaftler stellen Beobachtungen sowohl im Freiland als auch im Labor an und übernehmen viele experimentelle Methoden der Neurologie. Der Begriff Tierpsychologie wird heute praktisch nicht mehr verwendet, diese Disziplin ist zu einem Teilgebiet der Ethologie geworden. Vielleicht die wichtigste neue Entwicklung auf dem Gebiet der Ethologie ist die Soziobiologie, die sich mit Verhalten, Ökologie und Evolution sozialer Tiere (z. B. Bienen, Wespen, schwarmbildende Fische) und des Menschen befasst.

In der Embryologie, der Wissenschaft von der Entwicklung einzelner Tiere, befasst man sich mit der Frage, wie die Körperteile in der Entwicklung zusammenwirken. Welche Wechselwirkungen bestehen z. B. bei der Entwicklung der Augenlinse zwischen der Augenanlage und der Epidermis? In der wachsenden Disziplin der molekularen Entwicklungsbiologie wendet man molekularbiologische Methoden auf die kleinsten und am wenigsten geklärten Einzelheiten der Embryonalentwicklung an.

Die Wissenschaft von den Beziehungen zwischen Tieren und ihrer Umwelt nennt man Ökologie. Sie konzentriert sich vorwiegend auf das komplexe Geflecht der Wechselwirkungen zwischen den vielen Tierarten in einer Lebensgemeinschaft. Die Ökologie spielte in den letzten 20 Jahren eine zentrale Rolle für die Entwicklung von Natur- und Umweltschutz. Sie brachte die schädlichen Wirkungen von Pestiziden und Industriechemikalien ans Licht und lieferte wichtige Erkenntnisse für eine umweltverträgliche Bewirtschaftung von Äckern, Wäldern und Fischgründen.

Die Evolutionszoologie, die sich auf alle zuvor beschriebenen Gebiete gründet, beschäftigt sich mit den Mechanismen des entwicklungsgeschichtlichen Wandels, insbesondere mit Artbildung und Anpassung, sowie mit der Evolutionsgeschichte der einzelnen Tiergruppen. Von besonderer Bedeutung für Evolutionsstudien sind Systematik, Phylogenetik, Paläontologie und Zoogeographie. Gegenstand der Systematik ist die Beschreibung der Tierarten und ihre Zuordnung zu den verschiedenen Gruppen. Phylogenetik ist die Wissenschaft von der Stammesgeschichte der Tiergruppen. Sie nutzt heute häufig genetische Analysen, durch die z. B. 1999 die nahe stammesgeschichtliche Verwandtschaft von Walen und Flusspferden aufgedeckt wurde. Und die Zoogeographie, die sich mit der Verbreitung der Tiere auf der Erde befasst, ist eng verknüpft mit Ökologie und Systematik. Siehe Tiergeographie