Die pflanzenfressenden Dicynodontia erreichten ihre artenreichste Blütezeit erst zehn Millionen Jahre nach der effizienten Anpassung ihres Kauapparats.
Berlin/Lincoln – Aussterbeereignisse, nicht evolutionäre Neuerungen sind möglicherweise die Schlüsselfaktoren für die Dominanz von Wirbeltiergruppen an Land. Das berichten Forscher des Museums für Naturkunde Berlin und der britischen University of Lincoln in "Scientific Reports".
Das Konzept der adaptiven Radiation ist von zentraler Bedeutung in der modernen Evolutionsbiologie. Darunter versteht man die rasche Auffächerung einer wenig spezialisierten Art oder Gruppe in viele spezialisierte Spezies, die häufig zuvor ungenutzte ökologische Nischen besetzen und sich so besser gegen Konkurrenten durchsetzen können. Wenn das Auftreten einer evolutionären Neuheit zeitlich mit einer großen Zunahme des Artenreichtums zusammen fällt wird oftmals davon ausgegangen, dass die Innovation für dieses Muster verantwortlich ist.
Spuren des Ungleichgewichts
Die Forscher um Neil Brocklehurst untersuchten nun die adaptive Radiation in frühen Landwirbeltieren, die vor 315 bis 200 Millionen Jahren gelebt haben. In diesen Zeitraum fallen tiefgreifende Umweltveränderungen auf globaler Ebene: Etwa das dramatische Abschmelzen der südpolaren Eiskappe nach der permokarbonischen Vereisung, das Verschwinden der äquatorialen Regenwälder, ein erheblicher Temperaturanstieg und lange Trockenperioden sowie das größte Massenaussterbeereignis in der Erdgeschichte an der Perm-Trias-Grenze vor etwa 252 Millionen Jahren.
Mithilfe statistischer Methoden erfassten die Wissenschafter, welche der damals lebenden Wirbeltiergruppen deutlich artenreicher waren als ihre nahen Verwandten, und machten sich auf die Suche nach Faktoren für dieses Diversitätsungleichgewicht. Die Ergebnisse legen nahe, dass zumeist große Unterschiede in der Artenvielfalt zwischen zwei nah verwandten Gruppen nicht daraus resultieren, dass sich mehr Arten in der größeren Gruppe entwickeln, sondern mehr Arten in der kleineren Gruppe aussterben.
Beispiel Dicynodontia
Dabei halten die Forscher fest, dass auch das Auftreten einer Schlüsselinnovation in den erfolgreichen Gruppen keine höhere Artenzahlen hervorruft, bis ein neues großes Aussterben stattfindet. Die Studie verweist auf das Beispiel der Dicynodontia innerhalb der Therapsiden, eine Gruppe von ausgestorbenen Pflanzenfressern, die eng mit den Säugetieren verwandt war. Vor etwa 270 Millionen Jahren entwickelten sie mit einem Hornschnabel und kleinen Stoßzähnen sowie Veränderungen des Unterkiefers eindeutig eine effektive, funktionale Anpassungen an die Pflanzennahrung.
Allerdings haben Dicynodontia erst 10 Millionen Jahre später, während eines kleineren Aussterbeereignisses, ihre nahen Verwandten verdrängt und wurden daraufhin enorm artenreich. Ein ähnliches Evolutionsmuster ist in Sauropoden zu beobachten, die Gruppe mit den größten Landwirbeltieren aller Zeiten. Die größten Vertreter dieser Gruppe waren am Ende deutlich artenreicher als ihre nahen Verwandten, allerdings erst nach einem Massenaussterbeereignis am Ende der Trias, fast 30 Millionen Jahre nach ihrem ersten Erscheinen.
Folgenreiche These
"Es scheint, dass diese Schlüsselinnovationen keine massive Zunahme der Artenzahlen hervorrufen, sondern eher als Puffer gegen Aussterben und in harten Zeiten fungieren", sagt Brocklehurst vom Museum für Naturkunde Berlin. Koautor Jörg Fröbisch (ebenfalls Museum für Naturkunde) ergänzt: "Besonders überraschend ist, dass diese frühen Landwirbeltiere zum tatsächlichen Zeitpunkt der Evolution einer neuartigen Struktur oder Funktion keinen dramatischen Anstieg der Artenzahlen erlebten."
Dieses Ergebnis stehe im Gegensatz zu traditionellen Annahmen der Evolutionsbiologie und würde zeigen dass die wissenschaftlichen Ansichten über die Relevanz von Schlüsselinnovationen sorgfältig überdacht werden sollten, so die Autoren. (red, 29.11.2015)