60 Millionen Jahre Klimawandel haben die Evolution und Vielfalt der Reptilien vorangetrieben

Vor etwas mehr als 250 Millionen Jahren, am Ende der Perm-Periode und dem Beginn der Trias, hatten Reptilien eine verdammt gute Coming-out-Party.

Ihre Evolutionsraten und Vielfalt begannen zu explodieren, was zu einer schwindelerregenden Vielfalt an Fähigkeiten, Körperbauplänen und Eigenschaften führte und dazu beitrug, sowohl ihre ausgestorbenen als auch die heute noch existierenden Abstammungslinien als eine der erfolgreichsten und vielfältigsten Tiergruppen der Welt fest zu etablieren je gesehen hat. Für die längste Zeit wurde dieser Aufschwung damit erklärt, dass ihre Konkurrenz durch zwei der größten Massensterben (vor etwa 261 und 252 Millionen Jahren) in der Geschichte des Planeten ausgelöscht wurde.

Eine neue, von Harvard geleitete Studie hat diese Erklärung umgeschrieben, indem sie rekonstruierte, wie sich die Körper alter Reptilien veränderten, und sie mit dem Klimawandel in Millionen von Jahren vergleicht.

Das Labor der Harvard-Paläontologin Stephanie Pierce zeigt, dass die morphologische Evolution und Diversifizierung, die bei frühen Reptilien beobachtet wurde, nicht nur Jahre vor diesen Massensterben begann, sondern direkt von dem vorangetrieben wurde, was sie überhaupt erst verursacht hat – steigende globale Temperaturen aufgrund des Klimawandels.

„Wir schlagen vor, dass wir zwei Hauptfaktoren im Spiel haben – nicht nur diese offene ökologische Chance, die von mehreren Wissenschaftlern immer gedacht wurde – sondern auch etwas, auf das noch niemand zuvor gekommen war, nämlich dass der Klimawandel tatsächlich direkt die Anpassungsreaktion ausgelöst hat von Reptilien, um beim Aufbau dieser riesigen Reihe neuer Körperpläne und der Explosion von Gruppen, die wir in der Trias sehen, zu helfen“, sagte Tiago R. Simões, Postdoktorand im Pierce-Labor und Hauptautor der Studie.

„Grundsätzlich, [rising global temperatures] haben all diese verschiedenen morphologischen Experimente ausgelöst – einige, die ziemlich gut funktionierten und bis heute Millionen von Jahren überlebt haben, und andere, die ein paar Millionen Jahre später im Grunde genommen verschwunden sind“, fügte Simões hinzu.

In der Zeitung, die am Freitag in veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschrittelegen die Forscher die enormen anatomischen Veränderungen dar, die in vielen Reptiliengruppen, einschließlich der Vorläufer von Krokodilen und Dinosauriern, als direkte Reaktion auf große Klimaveränderungen stattfanden, die sich vor 260 bis 230 Millionen Jahren konzentrierten.

Die Studie bietet einen genauen Blick darauf, wie sich eine große Gruppe von Organismen aufgrund des Klimawandels entwickelt, was heute besonders relevant ist, da die Temperaturen kontinuierlich steigen. Tatsächlich ist die Menge an Kohlendioxid, die heute in die Atmosphäre freigesetzt wird, etwa neunmal so hoch wie in dem Zeitraum, der vor 252 Millionen Jahren zum größten durch den Klimawandel verursachten Massensterben aller Zeiten führte: dem Massensterben zwischen Perm und Trias.

„Große Veränderungen der globalen Temperatur können dramatische und unterschiedliche Auswirkungen auf die Biodiversität haben“, sagte Stephanie E. Pierce, Thomas D. Cabot Associate Professor of Organismic and Evolutionary Biology und Kuratorin für Wirbeltierpaläontologie im Museum of Comparative Zoology. „Hier zeigen wir, dass steigende Temperaturen während der Perm-Trias zum Aussterben vieler Tiere führten, darunter viele der Vorfahren der Säugetiere, aber auch die explosive Entwicklung anderer auslösten, insbesondere der Reptilien, die die Trias-Periode dominierten.“

Die Studie umfasste fast acht Jahre Datenerfassung und erforderte eine Menge Kameraarbeit, CT-Scans und jede Menge Passstempel, als Simões mehr als 20 Länder und mehr als 50 verschiedene Museen bereiste, um Scans und Schnappschüsse von mehr als 1.000 Reptilien zu machen Fossilien.

Mit all den Informationen erstellten die Forscher einen umfangreichen Datensatz, der mit modernsten statistischen Methoden analysiert wurde, um ein Diagramm zu erstellen, das als evolutionärer Zeitbaum bezeichnet wird. Zeitbäume zeigen, wie frühe Reptilien miteinander verwandt waren, wann ihre Abstammungslinien entstanden und wie schnell sie sich entwickelten. Sie kombinierten es dann mit globalen Temperaturdaten von vor Millionen von Jahren.

Die Diversifizierung der Körperpläne von Reptilien begann etwa 30 Millionen Jahre vor dem Aussterben der Perm-Trias, was deutlich macht, dass diese Veränderungen nicht wie bisher angenommen durch das Ereignis ausgelöst wurden. Die Aussterbeereignisse haben jedoch dazu beigetragen, sie in Gang zu bringen.

Der Datensatz zeigte auch, dass dem Anstieg der globalen Temperaturen, der vor etwa 270 Millionen Jahren begann und bis vor mindestens 240 Millionen Jahren andauerte, bei den meisten Reptilienlinien schnelle Körperveränderungen folgten. Zum Beispiel wurden einige der größeren kaltblütigen Tiere kleiner, damit sie sich leichter abkühlen konnten; andere haben sich für denselben Effekt zum Leben im Wasser entwickelt. Die letztere Gruppe umfasste einige der bizarrsten Arten von Reptilien, die später aussterben würden, wie ein riesiges, langhalsiges Meeresreptil, das einst für das Ungeheuer von Loch Ness gehalten wurde, eine winzige chamäleonähnliche Kreatur mit einem vogelähnlichen Schädel und Schnabel und ein gleitendes Reptil, das einem Gecko mit Flügeln ähnelt. Dazu gehören auch die Vorfahren der heute noch existierenden Reptilien wie Schildkröten und Krokodile.

Kleinere Reptilien, aus denen die ersten Eidechsen und Tuataras hervorgingen, gingen einen anderen Weg als ihre größeren Reptilienbrüder. Ihre Evolutionsraten verlangsamten und stabilisierten sich als Reaktion auf die steigenden Temperaturen. Die Forscher glauben, dass dies daran lag, dass die kleinwüchsigen Reptilien bereits besser an die aufsteigende Hitze angepasst waren, da sie im Vergleich zu größeren Reptilien leichter Wärme aus ihrem Körper abgeben können, wenn die Temperaturen überall auf der Erde sehr schnell heiß wurden.

Die Forscher sagen, dass sie planen, diese Arbeit auszuweiten, indem sie die Auswirkungen von Umweltkatastrophen auf die Evolution von Organismen mit einer großen modernen Vielfalt untersuchen, wie z. B. die großen Gruppen von Eidechsen und Schlangen.