Dinosaurier übernahmen inmitten von Eis, nicht Wärme, sagt eine neue Studie über das Massensterben in der Antike

Viele von uns kennen die herkömmliche Theorie darüber, wie die Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren starben: bei der feurigen Kollision der Erde mit einem Meteoriten und einem folgenden globalen Winter, als Staub und Trümmer die Atmosphäre erstickten. Aber es gab ein früheres Aussterben, viel mysteriöser und weniger diskutiert: das vor 202 Millionen Jahren, das die großen Reptilien tötete, die bis dahin den Planeten beherrschten, und anscheinend den Weg für die Übernahme durch die Dinosaurier ebnete. Was verursachte das sogenannte Trias-Jura-Aussterben und warum gediehen Dinosaurier, als andere Kreaturen starben?

Wir wissen, dass die Welt während der Trias, die dem Aussterben vorausging, und während des folgenden Jura, das das Zeitalter der Dinosaurier einleitete, im Allgemeinen heiß und schwül war. Eine neue Studie stellt die Vorstellung von wärmeliebenden Dinosauriern jedoch auf den Kopf: Sie präsentiert den ersten physischen Beweis dafür, dass Dinosaurierarten aus der Trias – damals eine kleine Gruppe, die größtenteils in die Polarregionen verbannt wurde – dort regelmäßig Frostbedingungen ausgesetzt waren. Die verräterischen Anzeichen: Dinosaurier-Fußspuren zusammen mit seltsamen Gesteinsfragmenten, die nur durch Eis abgelagert worden sein können. Die Autoren der Studie sagen, dass sich während des Aussterbens bereits an den Polen auftretende Kälteeinbrüche auf niedrigere Breiten ausbreiteten und die kaltblütigen Reptilien töteten. Bereits angepasste Dinosaurier überlebten den evolutionären Flaschenhals und breiteten sich aus. Der Rest ist alte Geschichte.

„Dinosaurier waren während der Trias die ganze Zeit unter dem Radar“, sagte Paul Olsen, Geologe am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University und Hauptautor der Studie. „Der Schlüssel zu ihrer letztendlichen Dominanz war sehr einfach. Sie waren im Grunde kälteangepasste Tiere. Wenn es überall kalt wurde, waren sie bereit, und andere Tiere waren es nicht.“

Die Studie, die auf jüngsten Ausgrabungen in der abgelegenen Wüste des Junggar-Beckens im Nordwesten Chinas basiert, wurde gerade in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.

Es wird angenommen, dass Dinosaurier zum ersten Mal während der Trias vor etwa 231 Millionen Jahren in gemäßigten südlichen Breiten aufgetaucht sind, als der größte Teil des Landes des Planeten zu einem riesigen Kontinent zusammengeschlossen war, den Geologen Pangäa nennen. Sie haben es vor etwa 214 Millionen Jahren bis in den hohen Norden geschafft. Bis zum Massensterben vor 202 Millionen Jahren wurden die ausgedehnteren tropischen und subtropischen Regionen dazwischen von Reptilien dominiert, darunter Verwandte von Krokodilen und anderen furchterregenden Kreaturen.

Während der Trias und für den größten Teil des Jura lag die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration bei oder über 2000 Teilen pro Million – fünfmal so hoch wie heute –, also müssen die Temperaturen hoch gewesen sein. Es gibt damals keine Hinweise auf polare Eiskappen, und Ausgrabungen haben gezeigt, dass Laubwälder in Polarregionen gewachsen sind. Jedoch, Einige Klimamodelle deuten darauf hin, dass es in den hohen Breiten zeitweise kühl war; Selbst mit all dem CO2 hätten sie den Großteil des Jahres über wenig Sonnenlicht erhalten, und die Temperaturen würden zumindest saisonal sinken. Aber bis jetzt hat niemand physische Beweise dafür erbracht, dass sie eingefroren sind.

Am Ende der Trias, einem geologisch kurzen Zeitraum von vielleicht einer Million Jahren, starben mehr als drei Viertel aller terrestrischen und marinen Arten auf dem Planeten aus, darunter geschälte Kreaturen, Korallen und alle größeren Reptilien. Einige Tiere, die in Höhlen leben, wie Schildkröten, schafften es ebenso wie einige frühe Säugetiere. Es ist unklar, was genau passiert ist, aber viele Wissenschaftler verbinden es mit einer Reihe massiver Vulkanausbrüche, die Hunderte von Jahren am Stück gedauert haben könnten. Zu dieser Zeit begann Pangäa sich zu spalten, öffnete den heutigen Atlantischen Ozean und trennte das heutige Amerika von Europa, Afrika und Asien. Unter anderem hätten die Eruptionen dazu geführt, dass das atmosphärische Kohlendioxid über seine bereits hohen Werte hinaus in die Höhe geschossen wäre, was zu tödlichen Temperaturspitzen an Land geführt und das Meerwasser für viele Lebewesen zu sauer gemacht hätte, um zu überleben.

Die Autoren der neuen Studie führen einen dritten Faktor an: Während der heftigsten Phasen der Eruptionen hätten sie Schwefelaerosole ausgestoßen, die so viel Sonnenlicht abgelenkt hätten, dass sie wiederholt globale vulkanische Winter verursacht hätten, die hohe Treibhausgaswerte überwältigt hätten. Diese Winter könnten ein Jahrzehnt oder länger gedauert haben; selbst in den Tropen kann es zu anhaltenden Frostbedingungen gekommen sein. Dies tötete nicht isolierte Reptilien, aber kälteangepasste, isolierte Dinosaurier konnten sich festhalten, sagen die Wissenschaftler.

Der Beweis der Forscher: feinkörnige Sandstein- und Siltsteinformationen, die von Sedimenten in flachen alten Seeböden im Junggar-Becken zurückgelassen wurden. Die Sedimente bildeten sich vor 206 Millionen Jahren während der späten Trias, durch das Massensterben und darüber hinaus. Zu dieser Zeit, bevor sich die Landmassen neu anordneten, lag das Becken bei etwa 71 Grad Nord, weit über dem Polarkreis. Fußabdrücke, die von den Autoren und anderen gefunden wurden, zeigen, dass Dinosaurier entlang der Küstenlinien vorhanden waren. In den Seen selbst fanden die Forscher unterdessen reichlich Kieselsteine ​​mit einem Durchmesser von bis zu etwa 1,5 Zentimetern in den normalerweise feinen Sedimenten. Weit entfernt von einer offensichtlichen Küstenlinie hatten die Kieselsteine ​​nichts zu suchen. Die einzig plausible Erklärung für ihre Anwesenheit: Es handelte sich um Trümmer von Eisflößern (IRD).

Kurz gesagt, IRD entsteht, wenn sich Eis gegen eine Küstenlandmasse bildet und darunterliegende Gesteinsbrocken einschließt. Irgendwann löst sich das Eis und treibt in das angrenzende Gewässer. Wenn es schmilzt, fallen die Felsen zu Boden und vermischen sich mit normalen feinen Sedimenten. Geologen haben altes IRD in den Ozeanen ausführlich untersucht, wo es von Gletschereisbergen, aber selten in Seebetten geliefert wird; Die Entdeckung des Junggar-Beckens trägt zu den spärlichen Aufzeichnungen bei. Die Autoren sagen, dass die Kieselsteine ​​wahrscheinlich im Winter aufgesammelt wurden, als das Wasser des Sees entlang der Kiesküsten gefror. Als das warme Wetter zurückkehrte, trieben Stücke dieses Eises mit Proben der Kieselsteine ​​im Schlepptau davon und ließen sie später fallen.

„Dies zeigt, dass diese Gebiete regelmäßig zugefroren sind und die Dinosaurier sich gut geschlagen haben“, sagte der Co-Autor der Studie, Dennis Kent, Geologe in Lamont-Doherty.

Wie haben sie das gemacht? Seit den 1990er Jahren häufen sich die Beweise dafür, dass viele, wenn nicht alle Nicht-Vogel-Dinosaurier, einschließlich Tyrannosaurier, primitive Federn hatten. Wenn nicht für den Flug, hätten einige Abdeckungen für Paarungszwecke verwendet werden können, aber die Forscher sagen, dass ihr Hauptzweck die Isolierung war. Es gibt auch gute Beweise dafür, dass viele Dinosaurier im Gegensatz zu den kaltblütigen Reptilien warmblütige Systeme mit hohem Stoffwechsel besaßen. Beide Eigenschaften hätten Dinosauriern bei kühlen Bedingungen geholfen.

„Schwere winterliche Episoden während Vulkanausbrüchen haben möglicherweise Gefriertemperaturen in die Tropen gebracht, wo anscheinend viele der großen, nackten, ungefiederten Wirbeltiere ausgestorben sind“, sagte Kent. „Während unsere fein gefiederten Freunde, die sich an kältere Temperaturen in höheren Breitengraden gewöhnt haben, in Ordnung waren.“

Die Ergebnisse trotzen der konventionellen Bildsprache von Dinosauriern, aber einige prominente Spezialisten sagen, dass sie überzeugt sind. „Es gibt ein Klischee, dass Dinosaurier immer in üppigen tropischen Dschungeln lebten, aber diese neue Forschung zeigt, dass die höheren Breiten während Teilen des Jahres gefroren und sogar mit Eis bedeckt gewesen wären“, sagte Stephen Brusatte, Professor für Paläontologie und Evolution an der Universität Edinburgh. „Dinosaurier, die in hohen Breiten leben, hatten zufälligerweise bereits Wintermäntel [while] Viele ihrer Konkurrenten aus der Trias starben aus.“

Randall Irmis, Kurator für Paläontologie am Natural History Museum of Utah und Spezialist für frühe Dinosaurier, stimmt zu. „Dies ist der erste detaillierte Beweis aus den hohen Paläohöhen, der erste Beweis für die letzten 10 Millionen Jahre der Trias-Periode und der erste Beweis für wirklich eisige Bedingungen“, sagte er. „Die Menschen sind daran gewöhnt, dies als eine Zeit zu betrachten, in der der gesamte Globus heiß und feucht war, aber das war einfach nicht der Fall.“

Laut Olsen besteht der nächste Schritt zum besseren Verständnis dieser Zeit darin, dass mehr Forscher in ehemaligen Polargebieten wie dem Junggar-Becken nach Fossilien suchen. „Der Fossilienbestand ist sehr schlecht und niemand forscht“, sagte er. „Diese Felsen sind grau und schwarz und es ist viel schwieriger, sie zu suchen [for fossils] in diesen Schichten. Die meisten Paläontologen fühlen sich vom späten Jura angezogen, wo bekanntlich viele große Skelette zu haben sind. Die Paläo-Arktis wird im Grunde ignoriert.“

Die Studie wurde gemeinsam von Jingeng Sha und Yanan Fang vom Nanjing Institute of Geology and Paleontology verfasst; Clara Chang und Sean Kinney vom Lamont-Doherty Earth Observatory; Jessica Whiteside von der University of Southampton; Hans-Dieter Sues von der Smithsonian Institution; Morgan Schaller vom Rensselaer Polytechnic Institute; und Vivi Vajda vom Schwedischen Naturkundemuseum.