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Weltweit erste fossile Knorpel von Tintenfischen

Tintenfischknorpel
Mikro-CT des fossilen Tintenfisch-Kopfknorpels. © NHM Wien, Alexander Lukeneder

Bei Grabungen an der Fossilien-Lagerstätte Polzberg in Niederösterreich tauchten 2021 rätselhafte schwarze Gebilde auf. Forscher haben nun über 80 dieser Fundstücke untersucht und mit Hilfe digitaler 3D-Modelle ihre Identität geklärt: Offenbar handelt es sich um fossile Überreste des Knorpels von Tintenfischen, die vor rund 233 Millionen Jahren gelebt haben. Der Knorpel wurde durch geochemische Prozesse durch Kohlenstoff ersetzt, sodass die Struktur des eigentlich vergänglichen Materials bis heute erhalten blieb. Nach Angaben der Forscher handelt es sich um die weltweit ältesten nachgewiesenen Knorpel-Fossilien.

Beim Polzberg nördlich von Lunz am See in Niederösterreich befindet sich eine der wichtigsten Fossil-Fundstellen Österreichs. In dem Gebiet, das ursprünglich für den Kohleabbau erschlossen wurde, wurden bereits Ende des 19. Jahrhunderts außergewöhnlich gut erhaltene Fossilien aus der späten Trias entdeckt. Die gefundenen Reste von Meerestieren und -pflanzen stammen aus der Zeit der karnischen Krise vor etwa 233 Millionen Jahren, einem großen Massenaussterben, bei dem Vulkanismus und steigende CO2-Werte in der Atmosphäre ganze Ökosysteme zum Zusammenbruch brachten.

Funde von Forschern und Citizen Scientists

Bei Grabungen im Jahr 2021 entdeckten Forscher und Citizen Scientists eine bisher unbekannte Art von Fossilien in der Polzberg-Lagerstätte: Bis zu drei Zentimeter große, schwarze Gebilde, die oft symmetrisch aufgebaut waren. „Wir untersuchten die Mikrostruktur dieser rätselhaften Fossilien durch Rasterelektronenmikroskopie und bestimmten per Röntgenspektroskopie die geochemische Zusammensetzung“, erläutern die Paläontologen Petra und Alexander Lukeneder von der Universität Wien und dem Naturhistorischen Museum Wien.

Über 80 Fundstücke analysierte das Forschungsteam auf diese Weise. Anhand von Mikro-CT-Aufnahmen erstellten sie 3D-Modelle der Fossilien und entdeckten, dass die Gebilde von unzähligen verzweigten Gängen durchzogen waren. Anhand von Vergleichen mit ausgestorbenen und heutigen Tiergruppen stellten Petra und Alexander Lukeneder fest, dass es sich offenbar um den ursprünglich aus Knorpel bestehenden Kopf von Tintenfischen handelte. „Bisher gibt es nur wenige fossile Funde knorpeliger Strukturen“, erklären die Forscher. „Vorkommen von mineralisierten fossilen Knorpeln sind daher für die Evolutionsbiologie und Paläontologie von großer Bedeutung.“

Erhalten dank Karbonisierung

Doch wie konnte die Struktur dieses eigentlich sehr vergänglichen Materials bis heute erhalten bleiben? Die Materialanalyse ergab, dass die Objekte zu großen Teilen aus reinem Kohlenstoff bestehen. Entstanden sind die Fossilien demnach durch die sogenannte Karbonisierung. Dabei reichert sich durch geochemische Prozesse unter Druck und Sauerstoffabschluss nach und nach elementarer Kohlenstoff an. Während das ursprüngliche Material verschwindet, bleibt die Struktur erhalten.

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Zusätzlich zu den karbonisierten Teilen fanden die Forscher in unmittelbarer Nähe die kalkigen Schalen der Tintenfische, ebenso wie hunderte Fanghäkchen von Tintenfisch-Armen. Sie stammen den Forschern zufolge von der heute ausgestorbenen Tintenfisch-Art Phragmoteuthis bisinuata, die vor rund 233 Millionen Jahren im damaligen Reiflinger Meer auf dem Gebiet des heutigen Niederösterreichs lebte. Der knorpelige Teil schützte das Gehirn und den Augenbereich der Tiere.

Evolutionäre Entwicklung des Knorpels verstehen

„Die Entwicklung knorpeliger Strukturen bei wirbellosen Meerestieren wird immer noch intensiv diskutiert“, schreiben die Forscher. Der neue Fund kann aus ihrer Sicht dabei helfen, die evolutionäre Entstehungsgeschichte und Bedeutung des Knorpels bei Wirbellosen besser zu verstehen. In zukünftigen Arbeiten wollen sie sich näher mit dem Kanalsystem im Inneren der Fossilien beschäftigen, um die Zusammenhänge zwischen der Biologie der Tintenfische, den Umweltbedingungen und den Prozessen der Knorpelmineralisation besser zu verstehen.

Quelle: Petra Lukeneder (Universität Wien) et al., Plos One, doi: 10.1371/journal.pone.0264595

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♦ Die Buchstabenfolge ma|kr… kann in Fremdwörtern auch mak|r… getrennt werden.
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