Chinas Yanliao Biota bietet ein neues Fenster zur Säugetierevolution seit der Trias

Chinas Yanliao Biota, eine Ansammlung von im Nordosten Chinas erhaltenen Fossilien aus dem mittleren bis späten Jura (vor 174 bis 145 Millionen Jahren), bietet einen wichtigen Einblick in die Evolution der Wirbeltiere. Aufgrund der außergewöhnlichen Erhaltung von Insekten, gefiederten Dinosauriern und Übergangsflugsauriern sowie frühen Vertretern von Salamandern und Säugetieren ist die Biota als Lagerstätte bekannt.

Um die Diversifizierung des Lebens im Laufe der Zeit zu entdecken, ist es von entscheidender Bedeutung, den zeitlichen Ablauf der evolutionären Ereignisse während dieser Perioden zu verstehen. Wissenschaftler haben nun vulkanische Ascheschichten, bekannt als Tuffstein, zur Datierung der fossilhaltigen Einheiten verwendet, wie in berichtet wird Briefe zur Erd- und Planetenwissenschaft.

Die Standorte befanden sich in den Provinzen Liaoning und Hebei im Nordosten Chinas und schufen eine künstlich freigelegte Höhle in Sedimentgesteinen, die in einer lakustrinen Umgebung (verbunden mit einem See) abgelagert wurden. Die Asche fiel während eines Vulkanausbruchs in den See und wurde anschließend nicht bewegt. Dies ist wichtig, da Wissenschaftler wissen, dass diese Schichten dazu beitragen können, die Fossilien genauer zu datieren.

Forscher am Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie in China und ihre Mitarbeiter verwendeten eine Technik namens Kathodolumineszenz. Dabei werden Kristallkörner poliert, das Zentrum freigelegt und mit einem speziellen Mikroskop betrachtet. Dieses Mikroskop nutzt Licht, um bestimmte Eigenschaften des Kristalls sichtbar zu machen, während die Kathodolumineszenz von zwei Teilen eines Atoms profitiert: Elektronen werden auf das Korn geschossen und die daraus resultierende Lumineszenz verursacht die Emission von Photonen unterschiedlicher Wellenlängen. Da die Kristalle nahezu makellos waren, wissen die Forscher, dass sie nicht von ihrem ursprünglichen Standort transportiert wurden.

Diese Sedimentschichten wurden mithilfe von 129 Körnern eines Kristalls namens Zirkon datiert, aus dem der Gehalt an Uran, Thorium und Blei gemessen wurde. Dies ist als radiometrische U-Pb-Datierung bekannt und basiert auf dem Prinzip, dass Uran im Laufe der Zeit in eine stabilere Form, nämlich Blei, zerfällt. Die Zeit, die Uran benötigt, um um die Hälfte zu zerfallen, wird als Halbwertszeit bezeichnet. Dies ist für die Wissenschaft wichtig, da radioaktive Elemente Halbwertszeiten kennen, anhand derer bestimmt werden kann, wie viele seit der Entstehung des Elements aufgetreten sind. Beispielsweise gibt es zwei Arten von Uran, sogenannte Isotope, die für die radiometrische Datierung verwendet werden: Uran-238 hat eine Halbwertszeit von 4,5 Milliarden Jahren, während Uran-235 eine Halbwertszeit von 704 Millionen Jahren hat. Auf dieser Grundlage haben die Forscher die Yanliao-Biota auf ein Alter zwischen 164 und 157 Millionen Jahren datiert.

In den beprobten Abschnitten wurden sechs Salamander entdeckt, deren Alter auf 164 Millionen Jahre datiert wurde. Die Forscher geben an, dass dies eines der frühesten Diversifizierungsereignisse von Caudata, einer Gruppe von Amphibien, darstellt. Membranflügelsaurier wurden in Sedimentgesteinen aus der Zeit vor 164 bis 160 Millionen Jahren gefunden, was mit früheren Studien zur Flugentwicklung bei Theropodendinosauriern übereinstimmt, von denen die hier gefundenen Scansoriopterygiden die frühesten Gleitflieger sind. Euharamiyidans, einige der frühesten Säugetiervorfahren, wurden auf ein Alter von 163 bis 158 Millionen Jahren datiert.

Diese Informationen wurden in einer Technik verwendet, die als bayesianische Spitzendatierungsphylogenie bekannt ist, um das Entstehungsdatum echter Säugetiere vor diesen frühen Säugetiervorfahren einzugrenzen. Mithilfe von Software wurde im Wesentlichen ein komplexer „Stammbaum“ erstellt, in dem diejenigen mit ähnlichen Merkmalen näher beieinander liegen und evolutionäre Muster erkennbar sind.

Die Forscher identifizierten die Wurzeln der Säugetierevolution bis in die Spättrias (vor 208 Millionen Jahren) zurück und führten zur Diversifizierung im Jura. Dies ist als Langzündermodell bekannt und wurde kontrovers diskutiert, da einige Forscher das Explosionsmodell befürworteten, bei dem frühe Säugetiere im mittleren Jura entstanden, bevor sie sich rasch diversifizierten. Obwohl die Forscher das Long-Fuse-Modell unterstützen, betonen sie, dass es bis zum Mittleren Jura eine Verzögerung bei der Diversifizierung gab, so dass wahrscheinlich mehr Geisterlinien von vermuteten Säugetiervorfahren gefunden werden, während Forscher weiterhin die Wunder des Lebens auf der Erde erforschen die tiefe Vergangenheit.

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