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Erde+Klima

Winterschlaf vor 250 Millionen Jahren?

So könnte ein Lystrosaurier im Winterschlaf-ähnlichen Zustand ausgesehen haben. (Bild: Crystal Shin)

Die clevere Strategie, mit der einige heutige Tiere lebensfeindliche Zeiten überdauern, nutzten möglicherweise auch schon Tiere vor 250 Millionen Jahren: Paläontologen haben bei einem urzeitlichen Antarktisbewohner den bisher ältesten bekannten Hinweis auf einen Winterschlaf-ähnlichen Zustand entdeckt. Wachstumsstrukturen in den Zähnen der etwa schweinsgroßen Saurier lassen vermuten, dass sie Perioden mit einem reduzierten Stoffwechsel durchmachten, bei dem sie in eine Starre verfielen.

Pause statt Überlebenskampf: Wenn in bestimmten Jahreszeiten, Kälte, Hitze, Wassermangel oder andere lebensfeindliche Bedingungen herrschen, schalten viele Tierarten gleichsam ab, bis sich die Lage wieder bessert. Diesen Überdauerungszustand bezeichnet man wissenschaftlich als Torpor. Dabei werden alle Körperfunktionen auf Sparflamme gehalten, um Energie zu sparen. Eine besonders ausgeprägte Form des Torpor ist der Winterschlaf. „Tiere, die an oder in der Nähe der Pole leben, mussten schon immer mit den dort herrschenden extremeren Umweltbedingungen zurechtkommen“, sagt Megan Whitney von der Harvard University in Cambridge. „Unsere vorläufigen Ergebnisse legen nun nahe, dass das Eintreten in einen Winterschlaf-ähnlichen Zustand keine vergleichsweise neue Art der Anpassung ist – offenbar ist dieses Konzept schon sehr alt“, so die Wissenschaftlerin.

Frühe Antarktisbewohner im Visier

Der Hinweis stammt aus Untersuchungen, die Whitney und ihr Kollege Christian Sidor von der University of Washington in Seattle an Fossilen von Vertretern der Lystrosaurier durchgeführt haben. Es handelte sich dabei um meist schweinsgroße Pflanzenfresser, die als entfernte Vorfahren der Säugetiere gelten. Die unterschiedlichen Arten der Lystrosaurier waren vor rund 250 Millionen Jahren auf dem Superkontinent Pangea weit verbreitet. Unter anderem haben Paläontologen ihre Fossilien auch in der Antarktis entdeckt, die in der damaligen Warmzeit Lebensmöglichkeiten für diese Tiere bot. „Durch die Tatsache, dass die Lystrosaurier das Massenaussterben am Ende des Permzeitalters überlebt haben, und in der frühen Trias eine so große Verbreitung besaßen, avancierten sie zu einer besonders gut untersuchten Tiergruppe“, sagt Sidor.

Lystrosaurier waren stämmig gebaut und besaßen eine Art Schnabel sowie ein Paar Stoßzähne im Oberkiefer, die wahrscheinlich zur Nahrungssuche in der Bodenvegetation und zum Graben nach Wurzeln und Knollen dienten. Genau diese Hauer ermöglichten nun die Studie von Whitney und Sidor. Wie sie erklären, wuchsen die Lystrosaurus-Stoßzähne ähnlich wie bei den Elefanten während ihres gesamten Lebens kontinuierlich weiter. Die Querschnitte von versteinerten Stoßzähnen können somit lebensgeschichtliche Informationen über Stoffwechsel, Wachstum und Belastung liefern.

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Im Rahmen der Studie haben Whitney und Sidor Querschnitte von Stoßzähnen von sechs antarktischen Lystrosauriern mit solchen von vier Vertretern aus Südafrika verglichen. Wie sie erklären, befanden sich die Fundorte der antarktischen Fossilien in der Trias bei etwa 72 Grad südlicher Breite – das bedeutet innerhalb des Breitenkreises, in dem auch in dieser Warmzeit starke jahreszeitliche Schwankungen der Umweltbedingungen auftraten. Die südafrikanischen Fundorte befanden sich damals hingegen weit außerhalb des Antarktischen Kreises in gemäßigten Zonen.

Spuren eines Winterschlaf-ähnlichen Zustands

Der Vergleich der Analyseergebnisse der Stoßzähne aus den beiden Regionen ergab: Die baumringartigen Wachstumsmuster weisen bei den antarktischen Fossilien charakteristische Besonderheiten auf. Einige der Dentinschichten lagen demnach sehr dicht beieinander. „Diese strukturellen Besonderheiten, die wir bei den antarktischen Lystrosaurus-Stoßzähnen festgestellt haben, ähneln denen, die bei bestimmten modernen Tieren mit dem Winterschlaf in Verbindung stehen“, sagt Whitney. „Die Merkmale passen auch zu einem Muster kleiner metabolischer ‚Reaktivierungsereignisse‘ während einer Stressperiode, was dem am ähnlichsten ist, was wir heute bei warmblütigen Winterschläfern beobachten“, so die Wissenschaftlerin.

Whitney und Sidor können zwar bisher nicht beweisen, dass die Lystrosaurier einen echten Winterschlaf durchmachten – was eine spezifische, wochenlange Reduktion des Stoffwechsels, der Körpertemperatur und der Aktivität bedeutet. Der Effekt könnte auch durch eine dem Winterschlaf ähnliche Form des Torpor verursacht worden sein, etwa durch eine kurzfristigere Verringerung des Stoffwechsels in Verbindung mit einer Starre. Doch in jedem Fall scheint eine Art Überdauerungszustand in der Nähe des Südpols sinnvoll gewesen zu sein, sagen die Wissenschaftler. Denn obwohl die Erde während der Trias viel wärmer war als heute und Teile der Antarktis wohl bewaldet waren, mussten die Pflanzen und Tiere südlich des Antarktischen Kreises mit extremen jährlichen Schwankungen der Sonneneinstrahlung zurechtkommen.

Wie Whitney und Sidor abschließend betonen, handelt es sich bei ihren Resultaten bisher um vorläufige Ergebnisse, die noch umfassend bestätigt werden müssen. „Wir hoffen, dass diese Hypothese weiter getestet wird und dass zusätzliche Proben von Lystrosauriern und anderen polaren Wirbeltieren genommen werden, um nach Signalen für einen Winterschlaf oder anderer Formen der Erstarrung zu suchen“, schreiben die Wissenschaftler.

Quelle: University of Washington, Fachartikel: Communications Biology, doi: 10.1038/s42003-020-01207-6

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