Die rasche Diversifizierung der Tiere vor über 500 Millionen Jahren – oft als kambrische Explosion bezeichnet – führte zum Auftauchen der ersten großen schwimmenden Raubtiere in unseren Ozeanen. Amplectobelua symbrachiata, ein Mitglied der Gruppe Radiodonta, die mit modernen Arthropoden verwandt ist, war mit einer Länge von fast einem Meter die größte dieser Art und ist leicht an ihren furchterregenden stacheligen Nahrungsfortsätzen zu erkennen.
Doch obwohl neuere Studien eine enorme Vielfalt an Radiodonten aufzeigen, mangelt es deutlich an unserem Verständnis darüber, wie diese Tiere wuchsen und welche ökologische Rolle sie im Laufe ihres Lebens veränderten. Das heißt, bis jetzt.
Hunderte fossile Exemplare der Nahrungsfortsätze von Amplectobelua symbrachiata (mit einer Länge von weniger als 1 cm bis mehr als 10 cm), die aus den berühmten Fossillagerstätten von Chengjiang in China gesammelt wurden, wurden von einem internationalen Forscherteam mit Sitz in Chengjiang sorgfältig untersucht und statistisch analysiert Northwest University, China, Cambridge University, Großbritannien und University of British Columbia, Kanada.
Durch die Kombination statistischer Methoden mit Wachstumsmodellierungsmethoden, die üblicherweise in modernen Fischereianalysen verwendet werden, ermittelte das Team sowohl, wie sich die relativen Anteile von Teilen der Futteranhänge mit der Größe veränderten, als auch quantifizierte erstmals die Wachstumsraten dieser Tiere. Alle Analysen ergaben, dass Amplectobelua symbrachiata im Vergleich zu seinen modernen Arthropoden-Verwandten eine ungewöhnliche und schnelle Wachstumsstrategie zeigte.
Die Gliedmaßen von Amplectobelua symbrachiata weisen ein isometrisches Wachstum auf – die Proportionen in der Form der einzelnen Podomere und die relative Länge der Stacheln zur Länge und Höhe der Gliedmaßen waren bei kleinen Jungtieren die gleichen wie bei großen Erwachsenen. Dies impliziert, dass die Gesamtfunktion des Anhängsels während des gesamten Lebens des Tieres ähnlich war. Allerdings hätte die größere Größe der erwachsenen A. symbrachiata-Anhängsel neue Nahrungsquellen zur Verfügung gestellt. „Die größere Größe von
Erwachsene Gliedmaßen hätten zusammen mit schnelleren Schwimmgeschwindigkeiten das Fangen und Unterwerfen größerer Beutetiere ermöglicht. „Ähnlichkeit in der Form muss im Zusammenhang mit der Steigerung der Muskelkraft und -kräfte mit der Größe gesehen werden“, sagte Dr. Yu Wu, einer der Leiter der Northwest University in Xi’an.
Wachstums- und Mortalitätsparameter für Amplectobelua symbrachiata wurden mithilfe von ELEFAN geschätzt – einem Modell, das auf Größen-Häufigkeitsverteilungen basiert, die üblicherweise in Studien moderner Arthropoden und Fische verwendet werden.
„Diese Ergebnisse zeigen, dass Amplectobelua symbrachiata äußerst aktive Tiere in kambrischen Ökosystemen waren und im Vergleich zu modernen Meeresarthropoden ein außergewöhnlich schnelles Wachstum aufwiesen“, sagte Prof. Pauly von der British Columbia University, der die ELEFAN-Analysen leitete. Die Betrachtung von Spitzenwerten in Größen-Häufigkeits-Daten legt nahe, dass dieses schnelle Wachstum möglicherweise in sehr wenigen Wachstumsstadien erreicht wurde.
Die große Wachstumsrate könnte durch den einzigartigen Körperbau von Radiodonten wie Amplectobelua symbrachiata begünstigt worden sein – der Körper war weich und nicht vollständig arthrodisiert, wobei der härteste Teil des Skeletts durch die Nahrungsanhänge repräsentiert wurde.
Die einzigartige Stellung von A. symbrachiata als großer, aktiver Apex-Raubtier in Ökosystemen mit vielen Raubtieren, ohne einen vollständig arthropodisierten oder sklerotisierten Körper, scheint eine aktive, schnell wachsende Lebensgeschichtenstrategie ermöglicht zu haben.
„Es wird angenommen, dass das Kambrium eine Zeit mit hohem Raubtierdruck war, was für ein schnelles Wachstum zu einer großen Größe von Vorteil gewesen sein könnte. Gleichzeitig hätte ein schnelles Wachstum zu einem der größten Tiere im Ökosystem auch Vorteile gebracht.“ der Beutefang, wodurch mehr Beutetiere verfügbar werden“, sagte Dr. Stephen Pates von der Universität Cambridge, Großbritannien, der die Studie mitleitete.
„Diese unerwartete lebensgeschichtliche Strategie könnte durch das eskalierende ‚Wettrüsten‘ geprägt worden sein, von dem angenommen wird, dass es die kambrische Explosion prägte“, erklärte Prof. Fu, einer der entsprechenden Autoren dieser Studie. „Nur durch Studien und Analysen von Hunderten von Fossilien können wir nicht nur herausfinden, wie diese Tiere aussahen, sondern auch, wie – und wie schnell – sie wuchsen.“
Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass die Tiere in den heutigen Ozeanen eine einzige Momentaufnahme dessen liefern, was die Evolution hervorbringen kann – und dass die unterschiedlichen ökologischen, umweltbedingten und evolutionären Belastungen und Geschichten der letzten halben Milliarde Jahre zu unterschiedlichen Morphologien und Körpern geführt haben Pläne und lebensgeschichtliche Strategien, die datenreiche interdisziplinäre Studien wie diese aufdecken können.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht National Science Review.
Mehr Informationen:
Yu Wu et al., Schnelles Wachstum bei einem großen Raubtier an der Spitze des Kambriums, National Science Review (2023). DOI: 10.1093/nsr/nwad284