Das größte Artensterben der Erdgeschichte ist vor allem durch Fossilien von wirbellosen Meeresbewohnern überliefert. Ein Wissenschaftler vom Museum für Naturkunde Berlin erforschte, wie es Wirbeltieren an Land erging.
Im Jahr 2010 verlieh die Alexander von Humboldt-Stiftung dem Evolutionsbiologen Jörg Fröbisch den Sofja Kovalevskaja-Preis und ermöglichte ihm damit eine Nachwuchsforschergruppe aufzubauen und in einem fünfjährigen Forschungsprojekt die initiale Evolution und Diversifikation der Evolutionslinie der Säugetiere, der so genannten Synapsiden, zu untersuchen.
Spurensuche mit CT
Die frühen Synapsiden gehören zu den ersten vollständig an das Leben auf dem Land angepassten Wirbeltieren. Zu den Synapsiden zählen neben den Säugetieren auch ihre Vorfahren. Fröbisch fokussierte sich in dem Projekt auf diese ausgestorbene Stammlinie, die so genannten nicht-mammalischen Synapsiden. Diese Gruppe ist mit 320 Millionen Jahren so alt wie die Reptilien. Säugetiere traten erst vor rund 200 Millionen Jahren auf. „Das heißt, wir haben hier rund 120 Millionen Jahre Evolutionsgeschichte, die wir erforschen wollten“, sagt Fröbisch.
In dieser Zeit entwickelten sich auf dem Superkontinent Pangäa bereits komplexe Land-Ökosysteme mit vielfältigen Arten und Lebensweisen: Synapsiden von Maulwurfs- bis Elefantengröße waren Pflanzen- oder Fleischfresser, gruben, kletterten oder lebten semiaquatisch.
Fröbischs Team machte Forschungsgrabungen in Brasilien und Russland und wendete moderne statistische Analysemethoden an, um einen Stammbaum der Synapsiden zusammenzusetzen und die Biodiversität der vergangenen Ökosysteme zu untersuchen. Mit Computertomographen erfassten die Forschenden zudem Feinstrukturen der gefundenen Fossilien, um auch die morphologische Vielfalt innerhalb der Arten zu erfassen.
Aussterbeereignisse und Überlebende
„Wir wollten wissen, wie sich die Vielfalt der Synapsiden unter dem Einfluss des Massenaussterbeereignisses an der Perm-Trias-Grenze entwickelte“, sagt Fröbisch. Bei diesem Artensterben vor rund 250 Millionen Jahren verschwanden wahrscheinlich 80 bis 90 Prozent aller Arten auf der Erde. Das Team konzentrierte sich auf die überlebenden Großgruppen und wie diese in Artenzahl und morphologischer Vielfalt durch das Massenaussterben beeinträchtigt wurden.
Die Untersuchungen zeigten, dass das Perm-Trias-Massenaussterben nicht das einzige war: Der bereits dokumentierte Übergang von den Pelycosauriern, reptilienähnlichen Tieren, zu den Therapsiden, den näheren Verwandten der Säugetiere, vor etwa 270 Millionen Jahren ist mit einem weiteren Aussterbeereignis verbunden.
Der Sofja Kovalevskaja-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung ermöglicht Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern an einer selbst gewählten Forschungseinrichtung in Deutschland für die Dauer von fünf Jahren eine Arbeitsgruppe aufzubauen und ein innovatives Forschungsprojekt durchzuführen. Der Preis war mit rund 1,5 Millionen Euro dotiert. „Das Projekt ist abgeschlossen, aber die Forschung geht weiter“, sagt Fröbisch. Der Evolutionsbiologe setzt seine Forschungen zur Evolutionsgeschichte der Synapsiden und auch die Ausgrabungen in Brasilien fort.
Projekttitel
Frühe Evolution und Diversifikation der Synapsiden
Kooperationspartner
- University of Toronto, Kanada
- Borrissiak Paleontological Institute of the Russian Academy of Sciences, Russland
- Universidade Federal do Piauí, Brazilien
- Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
- European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble
Finanzierung
Sofja Kovalevskaja-Preis der Alexander von Humboldt-Stiftung