Evolution: Das Rätsel der Körpergrößen - wissenschaft.de
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Erde+Klima

Evolution: Das Rätsel der Körpergrößen

Urpferde und Tapir
Lebenswelt im Geiseltal vor 47 Millionen Jahren: Urpferd Propalaeotherium (links) und Tapir Lophiodon (Mitte) (Bild: Marton Szabo)

Die Vorfahren der heutigen Pferde haben ihre Körpergröße im Verlauf der Evolution deutlich verändert – insgesamt wurden die Urpferde größer, es gab aber auch Zeiten, in denen sie vorübergehend schrumpften. Doch was war der Antrieb dafür? Eine Studie deutscher Forscher widerlegt eine der gängigen Erklärungen für diese Größenänderung. Die bisher umfangreichste Vergleichsanalyse von rund 45 Millionen Jahre alten Urpferd- und Tapirfossilien aus der Fundstätte Geiseltal enthüllt, dass entgegen gängiger Annahme nicht das Klima die treibende Kraft war. Denn dann hätten sich die Körpergrößen beider Arten ähnlich entwickeln müssen – doch das Gegenteil war der Fall.

Das frühere Braunkohleabbaugebiet im Geiseltal westlich von Merseburg in Sachsen-Anhalt ist eine Schatztruhe für die Paläontologie. Denn dort wurden schon zwischen 1933 und 1993 Zehntausende von Fossilien aus der Zeit vor 42 bis 47 Millionen Jahren entdeckt. In dieser Zeit, dem Mittleren Eozän, lag in dieser Gegend ein morastiger subtropischer Wald, zu dessen Bewohnern Urpferde, frühe Tapire, große landlebende Krokodile sowie Riesenschildkröten, Eidechsen und bodenlebende Vögel gehörten. Die Funde aus dem Geiseltal sind so zahlreich und umfassend, dass sie Forschern ein Bild der Evolutionsdynamik bis auf die Ebene von Tierpopulationen mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit geben. „Das Geiseltal ist als Fossilienfundstelle genauso bedeutend wie die Grube Messel bei Darmstadt, die zum UNESCO-Weltkulturerbe zählt“, erklärt Studienleiter Marton Rabi von der Universität Tübingen und der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg. Während aber die Funde aus der Grube Messel nur einen weniger als eine Million Jahre langen „Schnappschuss“ aus der damaligen Lebenswelt liefern, erlauben es die über fünf Millionen Jahre verteilten Fundschichten im Geiseltal, auch zeitliche Entwicklungen zu untersuchen.

Urpferd und Tapir im Vergleich

Eine solche zeitliche Vergleichsanalyse haben nun Rabi, Erstautor Simon Ring von der Universität Tübingen und ihr Team exemplarisch für zwei im Geiseltal besonders zahlreich vertretene Säugetierarten durchgeführt: das Urpferd Propalaeotherium isselanum und den Tapir Lophiodon remensis. „Am Anfang haben wir uns vor allem für die Evolution der Urpferde interessiert, die ungefähr die Größe eines Labradors hatten. Von ihnen gibt es besonders viele unter den Geiseltal-Fossilien“, erklärt Rabi. Die urzeitlichen Tapire waren vor rund 47 Millionen Jahren mit im Schnitt 124 Kilogramm Körpergewicht deutlich größer und etwa dreimal so schwer wie die Urpferde. Für ihre Studie haben die Forscher untersucht, ob und wie sich die Körpergröße dieser beiden Arten im Verlauf der folgenden fünf Millionen Jahre verändert hat und welche Rolle das Klima dabei gespielt haben könnte. Für letzteres analysierten sie die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotope in fossilen Zähnen aus den Fundschichten. Gängiger Theorie nach beeinflusst das Klima ihres Lebensraums die Körpergröße von Säugetieren – die Bergmann-Regel beispielsweise besagt, dass Arten in kalten Gebieten tendenziell größer sind als verwandte Spezies in tropischen Gefilden.

Die Analysen ergaben: Obwohl sich das Klima im mittleren Eozän global gesehen allmählich abkühlte, scheint dies im Geiseltal nicht so gewesen zu sein: „Unsere Daten deuten auf ein feuchtes Tropenklima hin. Wir fanden jedoch keine Hinweise auf Klimaänderungen im Geiseltal im untersuchten Zeitraum“, berichtet Co-Autor Hervé Bocherens von der Universität Tübingen. Wenn das Klima der ausschlaggebende Faktor für die Körpergröße der damaligen Säugetiere war, dürften sich Urpferde und Tapire demnach in Größe und Gewicht nur wenig geändert haben. Doch der Vergleich von Fossilien aus verschiedenen Phasen des mittleren Eozäns zeichnete ein anderes Bild: Die Urpferde wurden in der Zeitspanne vor 47 bis vor 42 Millionen Jahren deutlich kleiner, wie Rabi und sein Team feststellten. Ihr mittleres Körpergewicht sank von anfangs 39,2 Kilogramm auf nur noch 26 Kilogramm. Noch erstaunlicher aber war, dass die Tapire eine entgegengesetzte Entwicklung zeigten: Ihre Körpermasse nahm von anfangs durchschnittlich 124 Kilo Körpergewicht auf 223 Kilo zu, wie die Forscher berichten.

Konkurrenzvermeidung statt Klima?

Entgegen den Erwartungen veränderten sich demnach trotz gleichbleibendem Klima nicht nur die Körpergrößen dieser beiden Arten – sie taten dies auch noch in entgegengesetzte Richtung. Die Tapire wurden größer, die Urpferde dagegen kleiner. Aber warum? Nach Ansicht von Rabi und seinem Team sprechen ihre Daten gegen einen klimatischen Effekt für diese Entwicklung. Stattdessen müssen damals ökologische Faktoren zum Tragen gekommen sein. „Der Einfluss der Ökologie auf die Körpergröße von Säugetieren ist ebenso wichtig wie das Klima und von ihm unabhängig“, erklären die Forscher. So kann beispielsweise eine verstärkte Konkurrenz zwischen zwei Tierarten ihre Lebensweise und ihre Gestalt im Laufe der Zeit deutlich verändern. „Die gängige Theorie sagt voraus, dass der Konkurrenzdruck zu einer Merkmalsverschiebung führt, bei der beide Konkurrenten ihre Ähnlichkeiten möglichst minimieren“, so Rabi und sein Team.

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Im Falle von Urpferd und Tapir bedeutet dies: Die ohnehin schon kleineren Urpferde wurden noch kleiner. Weil kleinere Tiere weniger Nahrung benötigen und sich schneller fortpflanzen, bedeutet dies für sie einen Vorteil gegenüber einer mittleren Größe. Die Tapire dagegen legten an Gewicht und Größe zu. Das verschaffte ihnen die Möglichkeit, ihr Futter über größere Entfernungen hinweg zu suchen und schützte sie auch vor einem Teil ihrer Fressfeinde. „Wahrscheinlich maximierten die Tapire und Pferde aus dem Geiseltal die Vorteile ihrer jeweiligen Lebensstrategien, was eine gegenläufige Evolution der Körpergröße zur Folge hatte“, so das Fazit der Wissenschaftler.

Quelle: Simon Ring (Universität Tübingen) et al., Scientific Reports, doi: 10.1038/s41598-020-60379-7

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