Lotterie des Lebens - wissenschaft.de
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Umwelt+Natur

Lotterie des Lebens

Forscher ergründen das Erfolgsgeheimnis der Überlebenden nach den großen Katastrophen der Erdgeschichte. Häufig spielte die Evolution einfach russisches Roulette.

Manche Knochen sind selbst für Paläontolgen kein Vergnügen. Gebeine von Lystrosaurus etwa haben sie genug. Sie brauchen nur im Karoo-Becken von Südafrika zu fahnden. Tausende seiner Schädel haben sie schon aus dem Gestein gemeißelt, das von den Anfängen der Trias vor 250 Millionen Jahren geblieben ist. Ein großes Sterben von Arten hatte die Erde am Ende des Perm in eine Ödnis verwandelt. Und Lystrosaurus war ein Krisen-Gewinner. „Seine Knochen machen 95 Prozent aller Fossilien aus dieser Zeit aus“, sagt Michael Benton, Paläontologe der Bristol University. Auf manchen Abbildungen, die Fossilienkundler anhand der Skelette gezeichnet haben, ähnelt Lystrosaurus einem Nilpferd. Wahrscheinlich lebte er auch ähnlich. In anderen Darstellungen sieht er aus wie E.T. mit Echsenkörper und Hauern im Oberkiefer. „ Sein Schwanz ist enttäuschend“, sagt Benton. Der Rest wohl auch: „ Das ist das hässlichste Biest, das ich mir vorstellen kann“, urteilt Douglas Erwin vom Smithsonian Museum of Natural History in Washington. Und ausgerechnet dieses Tier war einer der wenigen Vierbeiner – in Südafrika vielleicht sogar der einzige –, der die Katastrophe zwischen Perm und Trias überlebte. Für etwa eine halbe Million Jahre trat er die Alleinherrschaft über die Fauna an. Viel zu beherrschen gab es auf Pangäa allerdings nicht mehr – jenem Kontinent, der damals fast alles Land der Erde vereinigte.

Rund 90 Prozent aller Arten im Meer verschwanden und an Land schaffte es auch nur ein knappes Drittel ins nächste Erdzeitalter. Damit markiert dieses Artensterben vermutlich die größte Krise in der Erdgeschichte. Es war verheerender als die anderen vier großen Aussterbekatastrophen, einschließlich des Dinosauriersterbens fast 190 Millionen Jahre später. „Wir wissen immer noch nicht viel darüber, warum bestimmte Arten überleben“, sagt Erwin, der auch erforscht, wie die Evolution nach der Katastrophe wieder Fahrt aufnahm. „Um das Überleben zu erklären, müssen wir in jedem einzelnen Fall die Ökologie untersuchen“, meint David Unwin, der am Museum für Naturkunde der Berliner Humboldt-Universität die Vergangenheit der Reptilien erforscht. Paläontologen müssen also herausfinden, in welcher Umwelt eine Art lebte, wie aktiv sie war, was sie gefressen hat oder wie gut sie mit Klimaveränderungen klar kam. Was die Wissenschaftler aus der Vergangenheit lernen, soll ihnen auch den Blick in die Zukunft öffnen. „Wir sprechen längst von einem sechsten Massensterben, das der Mensch verursacht“, sagt Ulrich Kutschera, Evolutionsbiologe von der Universität Kassel.

Über die Eigenschaften, die Lystrosaurus durch die Krise am Ende des Perm halfen, haben Paläontologen viel spekuliert. „ Vielleicht konnte er Höhlen graben, in denen er sich versteckte“, vermutet Paul Wignall, Paläoökologe von der Leeds University. Benton hält das für Unsinn: „Er konnte nicht 500 000 Jahre in der Höhle bleiben.“ Andere Wissenschaftler meinen, der Saurier sei dank seiner kräftigen Kiefer in der Lage gewesen, selbst die zäheste Pflanzenkost zu zermalmen, sogar Wurzeln, die er ausbuddelte. „Vielleicht profitierte er auch davon, dass er weder auf einen Lebensraum noch auf bestimmte Nahrung spezialisiert war“ , sagt Wignall. Michael Benton nennt ihn daher eine Art Unkraut der Fauna. Höflicher formuliert war er ein Generalist.

Sein grösster Bonus jedoch war sein Glück. Denn in katastrophalen Zeiten gelten nicht die Regeln Darwins, sondern die vom russischen Roulette. Nur: In der Revolvertrommel bleiben kaum Kammern leer. Wie gut eine Art sich vor der Katastrophe in ihrer ökologischen Nische behaupten konnte, ist jedenfalls unerheblich. „Wenn Ihnen einer eine Kugel in den Kopf schießt, hilft Ihnen Ihr bisheriger Erfolg nicht“, sagt Benton. So traf es auch Gorgo, der am Ende des Perm König der Tiere war.

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Gorgo, wie manche Paläontologen die Gattung Gorgonopsia flapsig nennen, hatte eine lange Schnauze wie viele Hunde und wurde auch nicht größer. Wie Lystrosaurus zeigte er schon Merkmale von Säugetieren, beide gehören aber noch zu den Reptilien. Gorgo kam nicht klar mit den ökologischen Veränderungen am Ende des Perm, die wahrscheinlich auf Vulkanausbrüche zurückgingen. Daher nahm er wie die Saurier später den direkten Weg vom biologischen Thron ins evolutionäre Aus.

Wenn die Krisenkundler der Erdgeschichte rekonstruieren wollen, welche speziellen Umstände oder biologischen Eigenschaften über Leben und Tod einer Art entschieden haben, stoßen sie schnell an Grenzen. Denn alleine anhand von Knochen lässt sich nicht herausfinden, ob etwa Dinosaurier bereits ihre Körpertemperatur konstant halten konnten. Zudem finden sich gerade von den großen Landlebewesen aus statistischen Gründen oft nur Reste weniger Vertreter, so dass sich meist nur schwer feststellen lässt, wer sich wo aufhielt. Am besten können Paläontologen die Überlebenschancen untersuchen, wenn ihre Testtiere einst im Meer lebten. Denn am Meeresgrund verwittern tierische Reste schlechter als an Land und sind oft bis in die Gegenwart erhalten geblieben. Für die Statistik ist es am besten, wenn die Organismen zahlreich waren. Außerdem müssen sie eine Schale besessen haben, die nicht verrottete. Oder sie produzierten schon zu Lebzeiten eine Versteinerung – so wie die Korallen, die Wolfgang Kiessling als Paläontologe am Museum für Naturkunde der Berliner Humboldt-Universität untersucht.

Kiessling hat herausgefunden, dass die Korallen, die im evolutionären Alltag dominierten, in der Krise am meisten litten. Zooxanthelate heißen diese Riffbildner, die in normalen Zeiten am erfolgreichsten sind. Vielen von ihnen wurde zum Verhängnis, dass sie von mehr als einer Art Nahrung lebten: Zum einen angelten sie mit ihren Tentakeln Plankton. Zum anderen hielten sie sich in ihrem Körper Algen, die per Photosynthese Nährstoffe produzierten. Beide Teile der Kost waren notwendig, es bestand also eine doppelte Abhängigkeit. „Die Korallen hatten ein Problem, wenn der Staub eines Meteoriteneinschlags oder von Vulkanausbrüchen die Sonne verdunkelte“, sagt Kiessling. Dann quittierten die symbionten Algen den Dienst. Die Spezies, die nur Plankton fischten, waren da besser dran. „In den großen Krisen blieben solche Arten eher verschont“, meint Kiessling.

Ihre Chancen waren besonders gut, wenn sie sich weit über die Erde ausgebreitet hatten. „Das ist vielleicht der einzige Faktor, der die Überlebenschancen generell verbessert“, sagt David Jablonski, Paläontologe von der University of Chicago. Er hat herausgefunden, dass Muschel-Arten eher über die großen Krisen hinweg kommen, wenn sie in möglichst vielen Regionen siedeln. „ Dann gibt es schon irgendwo ein Lebensraum, in dem sich die Krise nicht so stark auswirkt“, meint Kiessling.

Doch auf Lystrosaurus trifft die Regel nicht zu. Er machte sich erst nach der Katastrophe am Ende des Perm in der ganzen Welt breit – vermutlich von Südafrika aus. Schließlich wurde auch seine Alleinherrschaft wieder gebrochen – unter anderem von seinen eigenen Abkömmlingen. „Vermutlich dauerte es aber bis zum Ende der Trias, bis sich die Natur wieder erholt hatte“, ist Benton überzeugt. Viele Lebensformen, die am Ende des Perm die Erde bevölkerten, hatten sich neu gebildet. Gorgo war zwar tot, doch ähnliche Jäger streiften wieder in Rudeln über Pangäa. Aus ihnen hatten sich am Ende der Trias auch die ersten echten Säuger entwickelt: kleine nachtaktive Tiere, die Ratten oder Mäuse ähnelten und vor allem Insekten fraßen. „Am Ende der Trias war die Fauna etwa so vielfältig wie heute“, sagt Paul Olsen von der Columbia State University in New York. Kiessling hält das für falsch: „Sowohl im Meer als auch bei den Vierfüßern an Land kann davon nicht die Rede sein.“

Fest steht: Einzelne Reptilien-Arten hatten die Katastrophe am Ende des Perm überstanden, waren aber so dezimiert, dass man über Millionen Jahre keine Fossilien von ihnen findet. „Dann beobachtet man manchmal einen Lazarus-Effekt“, sagt Kiessling. Denn tauchen Knochen einer verloren geglaubten Art lange nach einer Katastrophe wieder auf, scheint diese – wie die Gestalt des Neuen Testaments – von den Toten aufzuerstehen.

Die Reptilien haben aus ihren Wiedergeborenen jedenfalls eine Menge gemacht. Ticinosuchus etwa sah aus wie eine Eidechse auf langen Beinen, Stagonolepis wie ein Krokodil mit Stupsnase. „In Italien hat man Drepanosaurier gefunden, die auf Bäume klettern konnten“, sagt Olsen. Manche Reptilien paddelten mit riesigen Beinen durchs Meer, andere lebten auf Stummelbeinen. Und die ersten Saurier liefen zweibeinig umher. „Die größten Räuber waren vielleicht fünf Meter lang“, sagt Olsen. Begegnen möchte man ihnen nicht – aber im Vergleich zu dem, was später kam, waren sie doch ziemlich mickrig.

Durch das nächste Nadelöhr der Evolution passten sie wohl schon nicht mehr: „Die Krise am Ende der Trias überlebten vor allem kleine, flinke, zweibeinige Raubsaurier“, sagt Olsen. „ Danach dominierte dieser Bauplan.“

Nicht alle seine Kollegen teilen diese Meinung: „Auch Plateosaurier schafften es über die Grenze. Sie waren die größten Dinosaurier in der Späten Trias, vor 210 Millionen Jahren“, sagt Rainer Schoch. Der junge Paläontologe ist Kurator für fossile Amphibien und Reptilien am Staatlichen Museum für Naturkunde in Stuttgart und Leiter der Landesausstellung „Saurier – Erfolgsmodelle der Evolution“, die im Frühjahr 2007 im Stuttgarter Naturkundemuseum am Löwentor gezeigt werden wird. „ Plateosaurus war ein etwa sechs Meter langer Pflanzenfresser auf vier Beinen.“ Schoch macht, wie er da im Museum zwischen drei ausgewachsenen Skeletten steht, einen fast zwergenhaften Eindruck. „Er setzte evolutionsgeschichtlich wirklich Maßstäbe.“

Auch David Unwin ist mit Aussagen über das Ende der Trias vorsichtig: „Wir wissen nicht einmal, welche Arten tatsächlich ausgestorben sind, und was die Krise verursacht hat.“

Paul Olsen favorisiert einen Meteoriteneinschlag als Ursache. Er hat an versteinerten Abdrücken von Klauen und Pfoten festgestellt, dass die Hälfte aller Arten in 30 000 Jahren verschwanden – nach paläontologischen Maßstäben also ziemlich plötzlich. Außerdem hat er erhöhte Iridium-Konzentrationen im Gestein gefunden, die zu einem katastrophalen Treffer aus dem All passen. „Keine Art kann an einen Meteoriteneinschlag angepasst sein“, sagt Olsen. Kleinere Tiere waren aber begünstigt, weil sie sich besser verstecken konnten. So geschah es vermutlich auch am Ende der Kreidezeit, als ein Meteorit die Saurier auslöschte. „ Klein zu sein, bietet aber keine Überlebensgarantie“, betont Wolfgang Kiessling. Immerhin hilft es. „Die Kreidezeit hat vermutlich nichts überlebt, was mehr als 25 Kilogramm wog“, sagt Jan Smit von der Universität Amsterdam.

Kleine Kreaturen haben in harten Zeiten noch weitere Vorteile: „Sie sind schlicht viel zahlreicher als große“, meint der Geologe Walter Alvarez von der kalifornischen University of Berkeley, einer der Entdecker des Meteoriteneinschlags am Ende der Kreidezeit. Damals huschten wahrscheinlich zehn mal so viele rattenähnliche Säuger übers Land wie Tyrannosaurus rex & Co. Zudem vermehren sich kleine Tiere meist schneller als große. Auch dadurch können sie viel besser einer Katastrophe trotzen. Und: Kleine Lebewesen müssen weniger fressen als große.

„Tiere werden vor allem dahingerafft, weil ihnen die Nahrung ausgeht“, sagt Kiessling. Zuerst trifft es gewöhnlich die Pflanzenfresser – Lystrosaurus hat da wieder Glück gehabt. Egal ob in der Katastrophe Dürre, Kälte oder Dunkelheit herrschten oder saurer Regen die Erde vergiftete, viele Pflanzen starben ab. Wenn sie sich über Samen fortpflanzten, verschwanden sie aber oft nicht völlig. Sie wuchsen nur nicht mehr üppig genug, um Herden haushoher Weidetiere durchfüttern zu können. „Über die Nahrungskette breitet sich die Not dann in der ganzen Fauna aus“, erklärt Wignall. Fleischfresser können dabei noch von Jäger auf Fischer umlernen. Doch für den plumpen und wahrscheinlich recht trägen Tyrannosaurus rex war das sicher keine Option. Selbst Krokodile dürften es mit dem Fischen schwer gehabt haben. Dennoch kamen sie über die Grenze der Kreidezeit, und behaupten sich bis heute. „Sie fressen einfach alles, was vorbeikommt“, sagt Unwin. Außerdem können sie über die Körpertemperatur das Geschlecht ihrer Nachkommen beeinflussen: In Krisenzeiten bringen sie mehr Weibchen hervor. Denn vor allem die Zahl der Eier limitiert Bruterfolg und Überlebenschancen.

Auch die Vögel schafften es ins Tertiär. Sie sind die Nachfahren der Saurier und haben heute sogar mehr Arten entwickelt als die Säugetiere. Rainer Schoch schaut verzückt einem Modell des Deinonychus in die Plastikaugen. „Dieser kleine räuberische Dinosaurier lebte vor 100 Millionen Jahren in den heutigen USA. Er gehört zu den Dromaeosauriden, aus denen alle heutigen Vögel hervorgegangen sind. Insofern repräsentiert er eine Art Gewinner des Aussterbens am Ende der Kreidezeit.“

NUTZNIESsER DER Kreide-Tertiär-Katastrophe waren auch die Säugetiere. Sie konnten aus ihrer engen ökologischen Nische kommen und sich auch in jenen einrichten, die zuvor die Saurier besetzt hatten. Zunächst profitierten die Säuger vor allem davon, dass sie noch klein waren. Außerdem lebten sie meist von Insekten, die die Katastrophe recht unbeschadet überstanden hatten. Unmittelbar nach dem großen Knall dürfte den Säugern auch geholfen haben, dass sie ihre Körpertemperatur konstant halten konnten. Denn vermutlich sank die Temperatur für fast 20 Jahre um fünf Grad. Und: „Dank ihrer differenzierten Zähne konnten sie sehr unterschiedliche Nahrung zu sich nehmen“, sagt Gerhard Haszprunar, Direktor der zoologischen Staatssammlung in München. Außerdem zahlte sich aus, dass die Säuger ihren Nachwuchs lebend gebaren, und die Kleinen so lange gesäugt werden konnten, bis sie alleine klar kamen.

Trotz dieser Vorzüge hatten die Säuger die Saurier nicht zu verdrängen vermocht: „Wer zuerst da ist, gewinnt“, ist Unwin überzeugt. Doch ein massenhaftes Aussterben sei wie ein Neustart der Evolution, sagt Haszprunar. Manchmal bringt diese dabei übereifrig neue Arten hervor. So nutzten die Säuger ihre evolutionäre Freiheit nach dem Tod der Dinosaurier, um sich in 20 Hauptlinien zu entwickeln. Davon ist heute nur noch die Hälfte übrig. „Wenn es kaum einen Selektionsdruck gibt, kann man sich auch mal kleine Fehler erlauben“, sagt Haszprunar. Die Strafe kommt erst, wenn das Ökosystem wieder funktioniert.

Deshalb wiederholt sich die Evolution manchmal. Ammoniten etwa haben zweimal nur knapp überlebt – gerade zwei Gattungen schafften es jeweils ins Karbon und in die Trias. Ammoniten ähneln dem Nautilus, sind aber mit Tintenfischen näher verwandt. „ Es überlebten nur Formen, die wahrscheinlich relativ mobil waren“ , sagt Dieter Korn, der am Berliner Naturkundemuseum erforscht, wie die Meerestiere die großen Krisen überstanden haben. Wie beweglich eine Art war, schließt Korn aus dem Platz, den das Gehäuse für das Weichtier lässt. Ist die Öffnung relativ groß, passte vermutlich ein recht effektiver Rückstoßantrieb in sie hinein. Damit drücken sich Tintenfische noch heute durchs Wasser. Viele andere Ammoniten konnten nur Wasser in ihr Gehäuse pumpen und es wieder heraussaugen. Wie ein U-Boot stiegen sie dann auf und ab und griffen mit ihren Tentakeln, was an ihnen vorüber trudelte.

„Erstaunlicherweise haben sich aus einer der beiden Formen, die die beiden Massenaussterben überstanden haben, alle anderen wieder entwickelt“, sagt Korn. So entstanden im Perm insgesamt mehr als 1000 verschiedene dieser Kopffüßer, schließen Forscher aus den versteinerten Gehäusen – teilweise so groß wie ein Mühlstein und so klein wie eine Erbse. So vielfältig sie jedenfalls am Ende der Kreide waren, danach sind sie plötzlich verschwunden: Die Fische hätten ihre Schwimmtechnik so perfektioniert, dass sie alle Nischen besetzen konnten, glaubt Korn.

Die Ammoniten, die vor dem Karbon und dem Perm jeweils knapp an ihrem Ende vorbeischrammten, kamen dagegen schon bald nicht mehr mit der veränderten Umwelt zurecht. Sie dümpelten noch eine Zeit lang durch die Meere, entwickelten sich aber nicht mehr weiter und starben bald aus. „Ich nenne solche Gattungen ‚Dead Clade Walking‘“, sagt David Jablonski. Er spielt damit auf den Film „Dead Man Walking“ an, der die letzten Wochen eines Todeskandidaten in einem US-Gefängnis zeigt.

Der Tod bleibt Homo sapiens in der aktuellen Krise wohl erspart – egal, wie sehr er sein Ökosystem malträtiert. „Die Menschen sind zu anpassungsfähig, um auszusterben“, sagt Haszprunar. „Die Frage ist nur, wie viele überleben.“ ■

PETER HERGERSBERG hat die Deutsche Journalistenschule in München besucht. Er war Wissenschaftsjournalist in Berlin und ist nun Redakteur bei der Zeitschrift natur & kosmos in München.

Peter Hergersberg

Ohne Titel

• Wenn große Krisen viele Arten vernichten, ist das Überleben vor allem vom Zufall abhängig.

• Einen sicheren Bonus haben Arten, die in vielen Regionen verbreitet und wenig spezifisch angepasst sind.

• Wer freie Nischen des Ökosystems besetzt, gewinnt meist das evolutionäre Wettrennen: Wer zuerst da ist, lässt sich kaum noch verdrängen.

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