Die Urhaie, die aus der Antarktis kamen

14. Juni 2014, 18:00
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Bevor sich Südamerika und Australien von der Antarktis lösten, herrschten dort tropische Bedingungen - Wiener Paläontologen verfolgen die Spuren der einstigen Haigesellschaft im Polarmeer

Wien - Mit einer Wassertemperatur von minus 1,4 Grad Celsius ist der Südliche Ozean, der die Antarktis umgibt, das kälteste Meer der Erde. Das war nicht immer so: Vor rund 50 Millionen Jahren, am Beginn des Eozäns, war der Südpol völlig eisfrei, und es herrschten tropische Bedingungen. Überhaupt sah die Erde zu dieser Zeit anders aus: Unter anderem lagen Südamerika und Australien der Antarktis näher als heute. In dieser Epoche wies der Südliche Ozean eine enorme Vielfalt an Fischarten auf. An der Spitze der komplexen Nahrungsnetze, die sie verbanden, standen damals zahlreiche große Haie.

Mit diesen Haien befasst sich Jürgen Kriwet vom Institut für Paläontologie der Universität Wien derzeit im Rahmen eines eben angelaufenen, vom Wissenschaftsfond FWF geförderten Projekts. Der Südliche Ozean präsentiert sich heute nämlich auffällig artenarm: Obwohl er flächenmäßig rund zehn Prozent aller Ozeane ausmacht, kommen darin gerade einmal 322 Fischarten vor. Zum Vergleich: "In allen Meeren gemeinsam gibt es geschätzte 18.000 Fischarten", wie Kriwet ausführt. Besonders auffällig ist dabei, dass sich auch die grundlegenden Nahrungsbeziehungen geändert haben. In den antarktischen Gewässern bilden heute große Tintenfische die Spitze der Nahrungskette - Haie gibt es so gut wie gar nicht mehr.

Mit der Öffnung der Drake-Passage - also der Meeresstraße zwischen der Südspitze Südamerikas und der Nordspitze der Antarktis - am Ende des Eozäns vor ca. 34 Millionen Jahren entstand der Antarktische Zirkumpolarstrom, dessen kaltes Wasser die Antarktis heute von der restlichen Welt abschottet und damit für ihre extrem tiefen Temperaturen verantwortlich ist. Kriwet und seine Mitarbeiter gehen seit einiger Zeit der Frage nach, woher die heute im Polarmeer ansässigen Fische stammen: "Es kann sein, dass sie schon früh im Südlichen Ozean entstanden sind und sich an die sich ändernden Bedingungen angepasst haben", wie der Paläontologe erklärt, "vielleicht sind sie aber auch erst nach der thermischen Isolation der Antarktis aus anderen Gebieten eingewandert oder während verschiedener zwischenzeitlicher Abschmelzepochen der Antarktis hier entstanden."

Wie die Archäologie lebt auch die Paläontologie von Fossilien, und um diese zuordnen zu können, bedarf es Vergleichsmaterial von heute lebenden Organismen. Der größte Teil der rezenten Fische im Südlichen Ozean gehört jedoch zu den sogenannten Eisfischen (Nototheniidae), über deren Skelettanatomie wenig bekannt ist. Um mehr darüber zu erfahren, untersuchen Kriwet und seine Mitarbeiter die Tiere mithilfe der Mikrocomputertomografie. Diese Technik ermöglicht zerstörungsfreie Strukturanalysen nicht nur von Knochen, sondern auch von weicherem Material, wie Muskeln, Sehnen und Blutgefäßen. "Damit haben wir eine Grundlage, mit der wir Fischreste aus der eozänen Antarktis vergleichen können", erläutert Kriwet.

Zähne und Ohrsteine

Dass er auch genügend Fischreste zum Analysieren hat, liegt an seiner Zusammenarbeit mit einer schwedisch-argentinischen Forschungsgruppe, die seit 2011 jährlich Ablagerungen auf Seymour Island in der Westantarktis sammelt. Insgesamt 3500 Objekte stehen Kriwets Gruppe für ihre Untersuchungen damit zur Verfügung - größtenteils Zähne und Otolithen oder "Ohrsteine", milli- bis zentimetergroße "Steine" aus Kalk im Innenohr von Wirbeltieren, die bei Fischen dem Hören dienen und zur Artbestimmung herangezogen werden können.

Diese Otolithen finden sich auch in Haien und Rochen, aber sonst unterscheiden sich diese markant von den restlichen Fischen, die nämlich ein knöchernes Skelett haben und daher als Knochenfische bezeichnet werden, während der Stützapparat von Haien und Rochen aus Knorpeln besteht, was sie zu Knorpelfischen macht.

Interessanterweise gehören alle bis jetzt untersuchten Fossilien von Knochenfischen zu den Dorschartigen und nicht etwa zu den Eisfischen, was die Herkunft der Eisfische besonders mysteriös macht. Unter den Haien kommen die Überreste vor allem einer Art besonders häufig vor: Striatolamia macrota, der Sandtigerhai, dessen vorzeitliche Überreste sich kaum von dem heutigen Sandtigerhai (Carcharius taurus) unterscheiden. Dieser wird rund 2,5 Meter lang, lebt in gemäßigten, subtropischen und tropischen Gewässern und ist für Menschen ungefährlich, wird aber, wie Kriwet erklärt, gerne herangezogen, um die Gefährlichkeit von Haien zu illustrieren, weil er so große, spitze und auffällige Zähne aufweist.

Diese Zähne sind auf Seymour Island in großer Zahl zu finden, und zwar in zwei Größenklassen. Die Möglichkeit, man habe es hier mit einem Gebiet zu tun, in dem die Sandtigerhaie ihre Jungen aufzogen, sieht Kriwet nach ersten Analysen nicht bestätigt: "Es sind kaum Jungtiere dabei." Vielmehr hält er es für möglich, dass es sich um ein Paarungsgebiet gehandelt hat und dass die Größenunterschiede der Zähne von den Größenunterschieden der Geschlechter stammen (beim Sandtigerhai sind die Weibchen größer). Zur Klärung dieser Frage sind jedoch weitere Untersuchungen nötig.

Bevor ihm das Wasser offenbar zu kalt wurde, war auch ein anderer Hai im Südlichen Ozean zu finden: Carcharocles auriculatus, ein Vorläufer und naher Verwandter des später auftretenden riesigen Megalodons, dessen Zähne Handtellergröße erreichten, und unseres heutigen Weißen Hais. Insgesamt konnte Kriwet bis jetzt 24 eozäne Haiarten identifizieren - ihr Verschwinden soll im Lauf des Projektes näher beleuchtet werden. "Eine wichtige Frage ist, ob das graduell oder mehr oder weniger plötzlich passiert ist", betont Kriwet, "daraus lassen sich unter anderem Rückschlüsse darauf ziehen, wie Fische auf langfristige Klimaänderungen reagieren." (Susanne Strnadl, DER STANDARD, 11.6.2014)

  • In der Mikrocomputertomografieaufnahme des Schädelskeletts eines Eisfisches kann man gut die weiße Fläche der Gehörsteine erkennen. Anhand dieser Technik können die Paläontologen heutige Fische mit den Resten aus dem Eozän vergleichen.
    foto: schwarz/engelbrecht

    In der Mikrocomputertomografieaufnahme des Schädelskeletts eines Eisfisches kann man gut die weiße Fläche der Gehörsteine erkennen. Anhand dieser Technik können die Paläontologen heutige Fische mit den Resten aus dem Eozän vergleichen.

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