Säugetiere – Merkmale, Systematik, Skelett & Gebiss (Vorlesung 1)

Einleitung & Organisatorisches

• Begrüßung durch Dozent Georges In Canassau.
• Erste Vorlesung des Säugetier-Teils im Modul.
• Fokus heute: die ersten sechs zentralen Merkmale der Säugetiere.
  • Vier Extremitäten
  • Sekundäres Kiefergelenk
  • Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss, Steigbügel)
  • Geschlossenes doppeltes Kreislaufsystem
  • Zwerchfell
  • Fell
• Weitere erwähnte, aber nicht vertiefte Merkmale:
  • Milchdrüsen (namensgebend für Mammalia)
  • Gleichwarme Körpertemperatur (Homoiothermie)
  • Lebendgeburt (Vivarparie)

Systematik der Säugetiere

• Drei Unterklassen mit je eigener Ordnung(en):
  • Prototheria (Eierlegende)
  • Ordnung Monotremata (Schnabeltier, Ameisenigel)
  • Metatheria (Beuteltiere)
  • Ordnung Marsupialia (Kängurus, Opossums u. a.)
  • Eutheria / Placentalia (Höhere Säuger)
  • 18 Ordnungen (u. a. Primaten, Nagetiere, Wale, Fledermäuse)
• Stammesgeschichte (phylogenetische Trennung):
  • Prototheria vs. übrige Säuger: vor 166\,\text{Mio. J.}
  • Metatheria vs. Eutheria: vor 148\,\text{Mio. J.}
  • Hinweis: Säuger damit „jüngere“ Tetrapoden-Klasse im Vergleich zu Reptilien/Vögeln.

Größen- und Formenvielfalt

• Kleinste Vertreter
  • Hummelfledermaus (Craseonycteris thonglongyai) oder Etrusker-Spitzmaus
  • Körpermasse: 1{,}5\,\text{g}=0{,}0015\,\text{kg}
• Größter Vertreter
  • Blauwal (Balaenoptera musculus) ≈ 130\,\text{t}
• Relevanz: enorme morphologische Diversität erfordert Vergleich des „klassischen“ Säugetierskeletts mit Modifikationen.

Klassisches Säugetierskelett (Referenz: Hauskatze)

• Axialskelett
  • Schädel mit Ober- und Unterkiefer
  • Wirbelsäule: 7 Hals-, 13 Brust-, Lenden- (i.d.R. 6), Kreuz- und Schwanzwirbel (Anzahl artspezifisch)
  • Brustkorb: Brustwirbel + Rippen + Brustbein ➜ schützt Herz/Lunge
• Schultergürtel
  • Schulterblatt (Scapula), Schlüsselbein (Clavicula); optional Rabenschnabelfortsatz
• Beckengürtel
  • Darmbein (Ileum), Schambein (Pubis), Sitzbein (Ischium)
• Vordere Gliedmaßen
  • Humerus → Ulna & Radius → Carpus → Metacarpus → Phalangen (meist 5 Zehen)
• Hintere Gliedmaßen
  • Femur → Patella → Tibia & Fibula → Tarsus → Metatarsus → Phalangen (meist 5 Zehen)
• Praktikumshinweis: Studierende erhalten unsortierte Knochen eines Kleinsäugers und müssen sie taxonomisch zuordnen.

Vergleichende Extremitätenmorphologie

• Gemeinsames Grundmuster (Homologie aller Tetrapoden-Segmente):
  • Stylopodium: Humerus/Femur
  • Zeugopodium: Radius + Ulna / Tibia + Fibula
  • Basipodium: Carpus / Tarsus
  • Metapodium: Metacarpus / Metatarsus
  • Akropodium: Finger/Zehen
• Modifikations­beispiele
  • Mensch: Funktionsfähige 5-Strahlen-Hand/Fuß
  • Elefant: Säulenartige Beine, verkürzte Elemente, Sesambeine
  • Pferd: Reduktion auf einen Mittelstrahl (Monodactylie)
  • Fledermaus: extreme Verlängerung von Metacarpalia + Phalangen ➜ Tragfläche
  • Wal: Verkürzte Röhrenknochen, gesteigerte Zahl kurzer Phalangen ➜ Flosse

Sekundäres Kiefergelenk & Evolution der Gehörknöchelchen

• Ursprüngliches (primäres) Kiefergelenk bei Fischen/Reptilien: Quadratum ↔ Articulare (+ Hyomandibulare)
• Übergang Reptil → Säuger:
  • Quadratum & Articulare werden zu Amboss (Incus) bzw. Hammer (Malleus)
  • Hyomandibulare → Steigbügel (Stapes)
• Neues (sekundäres) Gelenk zwischen Dentale (Unterkiefer) und Squamosum (Schläfenbein) ➜ höhere Bisskraft + Hören an Land.

Zahnaufbau (Allgemeinanatomie)

• Schichten & Strukturen
  • Dentin (Zahnbein) – Hauptmasse, weniger hart als Schmelz
  • Zahnschmelz (Enamel) – härteste Substanz, bedeckt Krone
  • Wurzelzement – verankert Zahn in Alveole
  • Pulpa (Zahnmark) – Blutgefäße & Nerven
  • Periodontale Haltebänder – Fixierung im Kiefer
• Abnutzung & Selbstschärfung
  • Rodentia: kontinuierlich wachsendes Dentin + Schmelz vorn ➜ selbstschärfende Schneidezähne
  • Nagetier-Technik: Zahn-auf-Zahn-Reibung bzw. Benagen von Holz
  • Vampirfledermäuse: Zungenschmirgel mit Hornplättchen schärft Incisivi & Canini

Gebissformel & Zahngruppen

• Säugetiere i.d.R. heterodont und bilateral symmetrisch (Ausnahme: Narwal)
• Reihung pro Quadrant (Ober-/Unterkiefer):
  • Incisivi (I) – Schneide-, Stoß-, Nagezähne
  • Canini (C) – Eck-, Fang-, Hauerzähne
  • Prämolaren (P) – vordere Backenzähne
  • Molaren (M) – hintere Backenzähne
• Schreibweise: z. B. Mensch \tfrac{I2\;C1\;P2\;M3}{I2\;C1\;P2\;M3} \times 2 = 32 Zähne

Funktionelle Gebisstypen & Ernährungsanpassungen

• Piscivor (Fischfresser) – z. B. Delfin
  • Sekundär homodontes Gebiss, oft >44 Zähne, alle spitz → Greifen + Festhalten
• Insektivor (Insektenfresser) – z. B. Bartfledermaus
  • Höchstzahl an Zähnen, spitz-höckerige P/M ➜ Aufknacken von Chitinpanzern
• Karnivor (Fleischfresser) – z. B. Hund/Katze
  • Kleine Incisivi, riesige Canini
  • Carnassialzahn-Paar (P4 ober + M1 unter) bildet Schermechanismus
• Herbivor – Grasfresser (Grazers) – z. B. Giraffe, Rind
  • Reduktion/Verlust der vorderen Zähne (v. a. Oberkiefer)
  • Dauerwachsende Molaren, Schmelzleisten & Lamellenzähne gegen Silikatabrieb
• Herbivor – Blatt- & Fruchtfresser (Browser)
  • Weniger extreme Abnutzung; oft „Standardgebiss“ mit bunodonten (höckrigen) Molaren
• Myrmecophag (Ameisen/Termiten) – z. B. Ameisenbär, Erdferkel
  • Zähne stark reduziert oder Verlust ➜ lange, klebrige Zunge
• Nektar- & Pollenspezialisten – z. B. Honigfledermäuse
  • Ebenfalls Zahnrudimente, Fokus auf Zungenanpassung
• Omnivor – z. B. Wildschwein, Mensch
  • Unspezialisierte, bunodonte Molaren, moderate Canini; Wildschwein: Eckzähne→Hauer

Besondere Zahnmorphologien

• Stoßzähne Elefant – Incisivi, rein aus Dentin
• Narwal – linker Oberkiefer-Incisiv als spiralig gedrehter Stoßzahn, rechter meist verkümmert
• Walross – verlängerte Canini als Stoßzähne
• Hauer Wildschwein – Eckzähne beider Kiefer wachsen kontinuierlich, schleifen sich gegenseitig
• Reißzähne (Carnassialpaar) – spezialisierte P4/M1 bei Feliden/Caniden zum Knochenbrechen
• Milchzähne mit Widerhaken (Fledermaus-Jungtiere)
  • Kombination mit starken Daumen-/Fußkrallen
  • Funktion: Festklammern am Bauch der Mutter während des Fluges (Quartierwechsel)

Zahnwechsel (Diphyodontie)

• Säugetiere besitzen zwei Generationen: Milch- und Dauergebiss.
• Normal: vertikaler Ersatz von unten.
• Sonderfälle: horizontaler Zahnwander-Ersatz bei Elefanten & Seekühen (Molaren schieben von hinten nach vorn).

Geschlossenes doppeltes Kreislaufsystem

• Herz → Lungenkreislauf → Herz → Körperkreislauf → Herz.
• Vollständige Trennung von sauerstoffarmem und sauerstoffreichem Blut ➜ effiziente Endothermie.

Zwerchfell

• Muskel-Sehnen-Platte zwischen Thorax & Abdomen.
• Ermöglicht Unterdruckatmung ➜ höhere Atemeffizienz als bei Reptilien.

Fell (Pelz)

• Einzigartiges Mammalia-Merkmal (keine Konvergenz außerhalb).
• Funktionen: Thermoregulation, Tarnung, Kommunikation, sensorische Vibrissen.

Verbindungen zu Vorwissen / Praxisrelevanz

• Vergleichende Anatomie zeigt Evolution von Land- zu Wasser- und Luft-Lebensweisen.
• Pathologie-Bezug: Fehlbildungen des sekundären Kiefergelenks ↔ kausale Hörstörungen.
• Naturschutz-Kontext: Größenspektrum (Hummelfledermaus ↔ Blauwal) illustriert Biodiversitätsverlust-Risiken.
• Kurstreffer: Fähigkeit, Knochen & Zähne als Diagnoseschlüssel zu nutzen (z. B. Nager vs. Insektenfresser).