Wasser - (2) Wann begann das Leben?

 Die Unendliche Reise der Regentropfen Klatsch und Nass

Foto - Springer

 

Die Regentropfen pflegen die ersten Lebewesen im Meer

Im Teil 1 dieser Fortsetzungsserie hat das Wasser seine Heimat gefunden: 

Den Planeten Erde.

Die Wassertropfen haben die Glut der Erde gezähmt. Nach Millionen von Jahren konnten sie sich endlich in den Meeren, Seen, Flüssen und Bächen niederlassen und sich ausruhen. Das Spiel der Wassertropfen mit den Wolken war die einzige Abwechslung. 

Sich unsichtbar von der Wärme der Sonne in den Himmel tragen zu lassen, in den Wolken mit dem Wind zu spielen und danach an einem anderen Ort der Erde wieder zu landen war ihnen mit der Zeit zu langweilig. 

Wie Kinder suchten sich nach Abwechslung. Nach einer Aufgabe, die ihnen Spaß und Freude bereitet. Es dauerte lange, bis die Erde bereit war, mit dem Wasser gemeinsame Sache zu machen.

Vor ungefähr 3.700 Millionen Jahren war es dann soweit. Die Erde war bereit, zusammen mit dem Wasser Leben zu erschaffen.

Teil 2 

Die ersten Pflanzen 

„Wachsen denn schon Pflanzen an den Ufern von Meeren, und Flüssen?“ Nass wurde nach einigen Millionen Jahren ungeduldig.

„Schaut doch nach. Unsere Arbeit beginnt langsam Früchte zu tragen“, antwortete Mutter Erde. „Aber wundert euch nicht, wenn ihr nur Schlamm seht, der etwas fester ist. Darin leben Bakterien. Kleinste Lebewesen, die sich ganz langsam entwickeln müssen.“

„Und wie lange wird es dauern, bis wir kleine Pflanzen sehen, die dort wachsen?“, wollte Klatsch wissen.

Mutter Erde lächelte. „Es wird dauern. Vielleicht eine, vielleicht auch zwei Milliarden Jahre. Gut Ding will Weile haben, merkt euch das. Nichts überstürzen. Alles braucht seine Zeit.“

„Was, so lange!“, riefen nun einige andere Wassertropfen.

„Ja, so lange!“, erwiderte Mutter Erde und ergänzte: „Überlegt nur, wie lange ihr gebraucht habt, bis ihr die Hitze auf meiner Oberfläche besiegt habt. Und dabei ist es nur darum gegangen, dass ihr hier wohnen könnt. Für die Bakterien geht es darum, täglich zu überleben, sich den neuen Lebensbedingungen anzupassen, immer wieder neue Nahrung zu finden. Ihr helft ihnen schon sehr viel, wenn ihr sie immer wieder bedeckt, damit die Sonnenstrahlen sie nicht verbrennen. Außerdem bringt ihr von euren Landwanderungen immer wieder neue Nahrung mit. Das ist ganz wichtig für die kleinen Lebewesen.“

Vor ungefähr 3,5 Milliarden (vor 3.500 Millionen) Jahren begann an den Ufern der Meere das Leben auf der Erde. Kleine Bakterien unter dem Wasser nutzten das Sonnenlicht zum Überleben. Sie begannen, Sauerstoff zu erzeugen.

Wer war dabei behilflich? Genau, der Mond.

 

Foto: Springer

Bei Ebbe zog sich das Wasser ins Meer zurück. Bei Flut brachte es neue Nahrung ans Ufer. So konnten die Bakterien dort überleben.

Die Gezeitenverläufe bringen noch heute Nahrung an die Ufer der Meere, damit dort kleine Lebewesen täglich versorgt werden.

Mit Hilfe des Mondes, der Sonnenstrahlen und dem unendlich vorhanden Gas Kohlenstoffdioxyd rund um die Erde sowie dem Kohlenstoff in der Erde, begann erstes Leben auf der Erde zu entstehen.

Die Cyanobakterien waren im Schlamm des Lebens aus unterschiedlichen Säuren entstanden. Auf der Erde gab es nichts zu essen.

Cyanobakterien

 Foto: Wikipedia

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Es waren aber Unmengen von CO₂, Kohlenstoffdioxyd und Kohlenstoff sowie viele andere Grundbausteine für das Leben vorhanden. Phosphor, Wasser, Ammoniak und Methan. Leider nicht überall. Nur kleine Bereiche der Erde waren für ein Leben von Pflanzen geeignet.

Das Gas Kohlenstoffdioxyd stammte aus der Zeit als die Erde geglüht und gebrannt, also bevor das Wasser Glut und Brände gelöscht hatte. 

Dieses Gas nutzten die Kleinstlebewesen zum Atmen und für ihre Nahrung.

Die Cyanobakterien wollten überleben. Also saugten sie dieses Gas in sich hinein. Mit Hilfe der Sonnenstrahlen wurde ein Verdauungs- und Wachstumsprozess in Gang gesetzt.

Damit die Cyanobekterien leben konnten, benötigten sie Glykol (Zucker) und Stärke. Ihr winziger Körper bildete eine Haut (Membran) um sie zu schützen. Die Sonne half mit ihren Strahlen diese ersten Lebewesen am Leben zu halten.

Floss das Wasser nach der Ebbe wieder zurück, bedeckte es die Bakterien, damit sie nicht austrockneten. 

Die Nahrungsgewohnheiten der Cyanobakterien waren die Grundlage dafür, dass es uns Menschen überhaupt gibt: Diese winzigen Lebewesen begannen mit Hilfe der Sonne Sauerstoff zu erzeugen und diesem dem Meerwasser zu überlassen.

Genau so, wie Bäume heute Sauerstoff mit ihren Blättern erzeugen und diesen an die Luft abgeben.

Über Millionen von Jahren wurden diese Bakterien immer mehr. Sie erzeugten immer mehr Sauerstoff.    

Diese Bakterien waren schlau. Sie suchten nach anderen Bakterien, mit deren Hilfe sie leichter überleben konnten.

 

Die Photosynthese

Etwas großartiges ereignete sich vor 3 bis 2,7 Milliarden Jahren.

Ein Eukaryot, eine bereits aus Viren und Bakterien weiterentwickelter Kleinstorganismus, aß ein Cyanobakterium. Dieses Bakterium nutzte vermutlich den Eukaryot als Wirt.

 Aus Wikipedia Eukaryot

Es könnte aber auch so gewesen sein, dass mehrere Cyanobakterien sich auf der Außenhaut des Eukaryoten festgesaugt haben, um ihn  für ihre Nahrung zu nutzen. So wie es heute Zecken machen, wenn sie sich auf der Haut festbeißen und Blut von Menschen oder Tiere saugen.  

Allerdings verbündete sich das Cyanobakterium mit diesem Kleinstorganismus und vermehrte sich schnell.

Nach einiger Zeit entstanden Chloroplasten. Kleinste Zellen, die heute jede Pflanze in ihren Blättern beherbergt. Es dauerte nochmals, mehrere hundert  Millionen Jahre, bis endlich die ersten, ganz kleinen Lebewesen anfingen zu existieren und mit Hilfe ihrer, Blättern ähnlichen, Haut Sauerstoff zu erzeugen.

Wir Menschen nennen sie Blaualgen. Diese Algen gibt es noch heute. In seichten, warmen und verschmutztem Wasser gefällt es den Blaualgen am besten. 

Meist werden Blaualgen als Pflanzen bezeichnet. Das ist nicht ganz richtig. Es sind echte Lebewesen. Und Überlebenskünstler, weil sie sehr genügsam sind. Heute gibt es auf der Welt 2000 Arten davon.

Sie bilden im Wasser einen Teppich und können Stickstoff aus der Luft aufnehmen. Auch Bohnenpflanzen machen das. Am besten schmeckt diesen Bakterien Phosphor, der heute sehr oft über den Dünger von Feldern und Wiesen oder über Kläranlagen in die Gewässer kommt. 

So helfen sie dem Wasser, sich zu reinigen. Allerdings sind Blaualgen giftig, weil sie viele Schadstoffe filtern!

Damals wie heute gilt in der Natur: jeder hilft jedem, auch wenn das Verhalten der Natur manchmal sehr brutal erscheint. 

Das Wasser dieser Erde, die vielen, vielen unzähligen Wassertropfen, waren während der gesamten Zeit damit beschäftigt diese kleinsten Lebewesen zu versorgen und vor dem Austrocknen zu beschützen.

 

Vor ungefähr 2,7 bis 2,6 Milliarden Jahren dürfte das Wunder der Photosynthese zur Sauerstofferzeugung geboren worden sein. Und nur deshalb, weil sich  Eukaryoten und Cyanobakterien bei einer Endosymbiose zusammengetan haben.

Das heißt, der Eukaryot, der viel größer ist als der Prokariot (so werden Bakterien genannt), hat ein Cyanobakterium aufgenommen. 

Ob er es gefressen hat, oder ob das Cyanobakterium sich in seiner Oberfläche, seiner Haut, eingeschlichen hat, wissen wir nicht.

Die einzigen, die uns das erzählen könnten, wären die Wassertropfen. Leider schweigen sie. Sie erzählen uns Menschen nichts über diese Wunder, die sie miterlebt haben.  

Nahrung verändert Leben und Verhalten. 

Da das Leben Nahrung benötigt, wird es sich immer weiter verändern. Es wird sich immer wieder verändern und weiterentwickeln.

 

Die erste Eiszeit der Erde, 

der erste Streit mit dem Wasser.

Foto: Oskar Springer

Wegen der Endosymbiose, des Zusammenschlusses von Eukaryoten und Cyanobakterien kam es zwischen Erde und Wasser zu einem heftigen Streit.

„Ich habe euch gesagt, es wird noch dauern, bis Pflanzen im Wasser wachsen werden. Was macht ihr, ohne mich zu fragen? Ihr bringt Eukaryoten aus einer ganz anderen Gegend dorthin, wo viele Cyanobakterien sind. Dass die ihren Platz verteidigen wollen ist doch wohl klar. Jetzt habe ich den Salat. Oder anders gesagt, mein ganzer Plan ist durcheinander.“

„Aber wieso denn“, riefen Klatsch und Nass. „Schau doch, wie schnell sich jetzt ganz kleine Pflanzen im Wasser bilden. Das ist doch schön.“

„Ihr seid wohl nicht mehr ganz bei Trost“, entrüstete sich Mutter Erde. „Diese kleinen Pflanzen werden ganz schnell anfangen Sauerstoff zu produzieren. Was glaubt ihr, wie viele von den Bakterien, die bis jetzt vom  Kohlenstoffdioxyd leben, werden noch überleben, wenn immer mehr Sauerstoff und immer weniger Kohlendioxyd vorhanden sein wird?“

„Aber wir wollten dir doch nur helfen“, jammerten Klatsch und Nass. „Wir dachten wir machen dir damit eine Freude. Außerdem können wird die Eukaryoten wieder  zurückbringen, wenn du das möchtest.“

„Sagt mal, habt ihr sie noch alle?“, schimpfte Mutter Erde. „Wenn ihr die Eukaryoten zurückbringt, dann vermehren die sich doch auch dort. Das Ergebnis könnte noch schlimmer sein.“

„Und was machen wir jetzt?“, Nass war sichtlich zerknirscht.

„Ja was machen wir jetzt?“, murmelte Mutter Erde. „Ihr könnt euch auf ein Donnerwetter von mir gefasst machen. Ich werde, um den schnellen Sauerstoffzuwachs zu stoppen, erste einmal dafür sorgen dass für einige Zeit auf mir nur noch Eis ist. 

So werden einige der Pflanzen absterben und die Bakterien können sich wieder erholen“.

„Das darfst du nicht machen“, riefen die Regentropfen. Unsere ganze Arbeit von über einer Milliarde von Jahren wäre dann zerstört.“

„So, jetzt passt mal ganz genau auf, liebe Regentropfen!“, ermahnte Mutter Erde die Regentropfen im Wasser. Noch weiß ich am besten was für mich gut oder schlecht ist. Auch weiß ich, wann etwas wachsen soll und wann nicht. Das müsst ihr noch lernen."

Klatsch und Nass wollten gerade anfangen zu protestieren.

Mutter Erde holte tief Luft: "Für das Leben von Pflanzen muss genug Nahrung vorhanden sein. Zurzeit ist nicht genug Nahrung für ein schnelles Wachstum von Pflanzen vorhanden. Der Schlamm an den Ufern der Meere reicht nicht aus, um alle Pflanzen im Wasser zu ernähren, die entstehen werden. Die Pflanzen würden verhungern. Sie würden sich gegenseitig vernichten. Am Ende wäre alles umsonst gewesen.“  

Ob es die Menschen, die Viren, Bakterien oder Tiere und Pflanzen sein werden, welche am Ende überleben werden?

 Die Arbeit von Mutter Erde ist noch lange nicht abgeschlossen. Unsere Erde wird uns immer wieder überraschen.   

Die ersten pflanzenähnlichen Gewächse waren also vor mehr als zweieinhalb Milliarden Jahren entstanden.

Es waren kleine Fäden die mit Wasser, Kohlenstoff und Sonnenlicht begannen Sauerstoff unter Wasser zu produzieren. Kohlenstoff verwandelten sie in Zucker. Daraus gewannen die Pflanzen Energie, um pflanzliche Bestandteile, wie Blätter, Stängel und kleine Wurzeln zu bilden.

Über Millionen von Jahren lernten die Wasserpflanzen, Wurzeln in den Boden zu graben, um auch von dort Nahrung aufnehmen zu können.   

Die kleinen Pflanzen im Wasser begannen, Kohlenstoff und Kohlenstoffdioxyd mit Hilfe der Sonne in Sauerstoff und Zucker zu verwandeln.  Den Sauerstoff überließen sie dem Wasser. Stärke und Zucker benötigten sie zum Wachsen.

Wegen des Kohlendioxydverbrauchs der neuen Pflanzen und Algen begann sich auch die Luft um die Erde zu verändern. 

Es gab immer weniger Kohlenstoffdioxyd und immer mehr Sauerstoff. Bakterien die sich bisher  Kohlenstoffdioxyd eingeatmet hatten, erstickten am Sauerstoff. Es begann ein großes Massensterben von Kleinstlebewesen.

Auch dem Methan, einem Gas in der Luft, machte diese Umstellung schwer zu schaffen. 

Es hatte bisher die Erde warm gehalten. Wegen des Sauerstoffs "rostete" Methan und zerfiel in Kohlenstoffdioxyd und Wasser. 

Die Treibhaushülle aus Methan verschwand mehr und mehr.

„Sag mal, merkst du auch, dass wir Wassertropfen seit einiger Zeit immer kälter werden?“, fragte Klatsch.

Nass entgegnete gelassen: „Vielleicht kommt es dir nur so vor. Aber ich gebe zu, mir kommt das auch etwas komisch vor. Unsere Freunde steigen nicht mehr so oft auf, um mit den Wolken zu reisen. Wollen wir mal nachsehen, was dort oben los ist?“

Klatsch und Nass schwammen zur Oberfläche des Wassers. Je weiter sie nach oben kamen, umso kälter wurde es.

 Die Erde wird zum Schneeball (vor 2,4 bis 2,2 bzw. 2,1 Milliarden Jahren)

"Das ist aber schweinekalt hier oben", murmelte Nass. 

" Schau mal zum Himmel", erwiderte Klatsch. Alles dunkel, keine Sonne, nur Staub und Wolken, soweit man sehen kann."

Eisschollen schwammen auf dem Wasser. In der Ferne, auf den kleinen Landspitzen, die aus dem Meer herausragten, war alles weiß. Meterhoch lag dort Schnee.

"Unsere Erde hat es gemacht", riefen die Wassertropfen im Eis. "Riesige Vulkane haben über hunderte von Jahren nur Asche und Staub in die Luft geschleudert. Seit dem kommt kein Sonnenstrahl mehr durch."

Sofort versuchten Klatsch und Nass mit der Erde zu sprechen. Sie waren wütend und zornig, weil viele der kleinen Pflanzen an den Ufern der Meere bereits erfroren waren.

"Du hast uns nicht vorgewarnt. So hätten wir wenigstens versuchen können, die meisten Pflanzen etwas tiefer ins Wasser zu bringen. Vielleicht näher zu warmen Quellen, damit sie dort überleben", riefen sie entrüstet.

Die Erde lächelte. "Es gibt genug warme Quellen an den Ufern und auch in den Meeren. Es werden genügend Pflanzen überleben. Wenn diese Eiszeit vorbei ist, werdet ihr sehen, dass die Pflanzen sich ganz schnell vermehren werden."

Klatsch und Nass waren mit der Antwort nicht zufrieden. Sie konnten einfach nicht verstehen, warum die Erde plötzlich so unfreundlich war.

"Du bist nicht nur hinterlistig, sondern auch noch sehr streng zu uns und den Pflanzen. Erkläre uns bitte, warum du über und über mit Eis und Schnee bedeckt bist und viele unserer Freund im Eis gefangen genommen worden sind."

"Gut, ich erkläre es euch. Wenn wir im Wasser und später vielleicht auf der Erde Pflanzen und Leben haben wollen, muss für genug Nahrung gesorgt sein. Mit den riesigen Vulkanausbrüchen habe ich viel Nahrung aus mir heraus befördert und auf mir verteilt."

"Aber dann braucht es doch keine Kälte mehr und die Pflanzen könnten sofort anfangen sich zu vermehren", rief Nass.

"Langsam, langsam". Die Erde atmete erst einmal kräftig durch. "Es braucht jetzt Millionen von Jahren, damit die Nahrung, die ich nach oben gebracht habe, von den Pflanzen überhaupt aufgenommen werden kann."

Geduldig erklärte sie ihr Vorhaben.

"Erst einmal müssen die vielen Nahrungsstoffe ruhen. Dann müssen sie sich vermischen. Es muss ein Teig entstehen. Der Teig wird Humus heißen. Teilweise auch Lehm oder Sumpfboden. Riesige Gletscher aus Eis und Schnee werden die Erdoberfläche umpflügen und alles durchmischen."

"Das müssen doch alles unsere Freunde im Eis machen", rief Klatsch. 

"Du hast Recht. Ihr wollt Leben auf der Erde, also müssen wir zusammen dafür den Boden bereiten. Nur mit eurer Hilfe kann das geschehen. Ich habe die Zutaten für den Kuchen bereitgestellt. Zubereiten müsst ihr ihn."

"Daran haben wir nicht gedacht, als wir uns Pflanzen als Spielgefährten im Wasser gewünscht haben", stellte Nass zerknirscht fest. 

"Ja, ohne Fleiß kein Preis. Oder anders gesagt, wenn man sich viel wünscht muss dafür auch viel getan werden. Außerdem müsst ihr Regentropfen ab jetzt den Boden Tag für Tag feucht halten, damit der Teig immer geschmeidig bleibt. Zugleich seid ihr die Transporteure für die Nahrung, für die Nahrung der Pflanzen."

Die Regentropfen verstanden nun, dass die vielen Nahrungsmittel für die Pflanzen, wie die Zutaten für ein gutes Essen oder einen leckeren Kuchen durchmischt werden mussten, damit alle Pflanzen gut versorgt werden konnten.

 

Die Nahrung der Pflanzen 

Sie lernten während der langen Eiszeit, welche Nahrungsmittel im Boden waren. Die Hauptnahrungsmittel heißen Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium und Schwefel.

Zusätzlich musste auf die Spurenelemente geachtet werden. Nährstoffe, welche die Pflanzen nur in geringeren Mengen benötigen: Eisen, Kupfer, Bor, Zink, Mangan und Molybdän.

Dazu kamen die "Gewürze", Zutaten, welche nur in  geringen Mengen erforderlich waren, aber für das Leben unersetzlich sind: Aluminium, Natrium, Chlor, Silizium und Kobalt.

"Wenn der Boden nicht gut durchmischt ist, dann haben es Pflanzen schwer, am Leben zu bleiben", erklärte die Erde den Wassertropfen die Zusammensetzung ihrer Nahrung.

"Du stellst uns eine große Aufgabe. Wir werden versuchen, alles zu erledigen." Klatsch hatte die Erde verstanden. 

"Ihr müsst nicht nur die Bakterien und Viren am Leben halten. Ihr müsst den Boden unter dem Eis mit kleinen und großen Wege vorbereiten. Wenn die Eiszeit vorbei sein wird, müsst ihr Viren und Bakterien aus dem Wasser in den Boden transportieren, damit der Boden genug Nahrung für Pflanzen zur Verfügung stellen kann."

 

Für die Wassertropfen begann eine harte Arbeit. 

Mehr als 200 Millionen Jahre war die Erde mit Eis und Schnee bedeckt. In dieser Zeit hatten Klatsch und Nass alle Hände voll zu tun, um zusammen mit ihren Freunden die warmen Quellen am Laufen zu halten. Gerade an den warmen Quellen waren viele kleinste Bakterien und Eukaryoten versammelt, damit sie nicht erfrieren mussten.

"Wir müssen immer tiefer in die Ritzen und Höhlen eintauchen, damit wir als warmes Wasser wieder nach oben getragen werden", rief Klatsch. "Liebe Erde, das halten wir nicht so lange aus."

"Eure Freunde im Eis arbeiten bereits sehr intensiv um alles umzupflügen. Haltet noch 100 Millionen Jahre durch, ist doch nur eine kurze Zeit. Danach schaut alles viel freundlicher aus." 

Die Erde wollte dieses Mal kein Risiko eingehen und hielt das Wasser so lange gefangen, bis ihre Vorbereitungen abgeschlossen waren. 

Das Wasser mit seinen vielen Regentropfen lernte in diesen 200 Millionen Jahren etwas sehr Wichtiges: Es hat bei 4° Celsius seine geringste Ausdehnung. 

So kann es überall durchschlüpfen und in den engsten Spalten durchkriechen. Wird es ganz eng, wartet es, bis es sich als Wasserdampf seinen Weg suchen kann.

Sobald es kälter oder wärmer wird dehnt es sich aus. Dabei ist es in der Lage Steine zu sprengen oder, wenn es sehr heiß unter Druck gesetzt wird, sogar zu explodieren.

Es schützt sich und alle Lebewesen im Wasser: Wird die Luft kalt und das Oberflächenwasser hat nur noch 4° C sinkt das Wasser an der Oberfläche nach unten, weil es die höchste Dichte hat, also am schwersten ist.

Wasser das nun an der Oberfläche ist, ist noch ausgedehnt und nimmt die Kälte auf. Es "plustert sich auf" und wird zu Eis, da es so kalte Luft besser aufnehmen kann. 

So schützt das Eis die wärmeren Wasserschichten unter sich.

Das ganze Leben ist ein einziges Lernen. Auch das Wasser musste dies erfahren und erfährt es wohl noch heute.

Vermutlich werden wir auch noch viel lernen müssen, um die Natur und unsere Erde ein klein wenig mehr zu verstehen.

 

Im Teil 3 dieser Fortsetzungsgeschichte erzähle ich Euch, wie Erde und Zeit Frieden schließen, um Leben auf die Erde zu bringen.