Akustische Kommunikation hat eine Schlüsselrolle in der Evolution von Tieren – insbesondere Wirbeltieren und Insekten – gespielt, die von der Paarung über Warnrufe bis hin zum sozialen Lernen reicht. Die Rekonstruktion alter akustischer Signale ist jedoch aufgrund der extremen Seltenheit versteinerter Organe eine Herausforderung.
Insekten waren die ersten Landtiere, die Luftschallsignale für die Fernkommunikation nutzten. Unter den akustisch signalisierenden Insekten sind Katydiden eine ideale Quelle für die Untersuchung der Evolution akustischer Organe und des Verhaltens.
Kürzlich Ph.D. Student Xu Chunpeng, unter der Aufsicht von Profs. Wang Bo und Zhang Haichun vom Nanjing Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (NIGPAS) führten in Zusammenarbeit mit einem internationalen Team von Paläoentomologen eine detaillierte und globale Untersuchung von fossilen Katydiden aus dem Mesozoikum (allgemein bezeichnet als das Zeitalter der Dinosaurier).
Die Studie liefert neue Einblicke in die akustische Evolution mesozoischer Katydiden und die Evolution der mesozoischen Klanglandschaft. Es wurde veröffentlicht in PNAS.
Das Forschungsteam berichtete von den frühesten Paukenohren und dem geräuscherzeugenden System (Stridulationsapparat) in außergewöhnlich gut erhaltenen mesozoischen Katydiden.
„Die neu gefundenen Paukenohren in prophalangopsidischen Katydiden aus der Daohugou Konservat-Lagerstätte aus dem mittleren Jura stellen die frühesten bekannten Insektenohren dar und erweitern die Altersspanne des modernen Gehörtyps um 100 Millionen Jahre bis in den mittleren Jura vor etwa 160 Millionen Jahren “, sagte Xu.
Die Rekonstruktion der Gesangsfrequenzen mesozoischer Katydiden und der ältesten Trommelohren zeigt, dass Katydiden eine komplexe akustische Kommunikation entwickelt hatten, einschließlich Paarungssignalen, Kommunikation zwischen Männchen und Richtungshören, zumindest bis zum mittleren Jura.
Außerdem hatten Katydiden eine große Vielfalt an Gesangsfrequenzen entwickelt, einschließlich hochfrequenter Musikrufe, begleitet von akustischer Nischenunterteilung, alles mindestens bis zur späten Trias (vor 200 Millionen Jahren). Dies deutet darauf hin, dass akustische Kommunikation bereits ein wichtiger evolutionärer Treiber bei der frühen Ausstrahlung von Landinsekten nach dem Massensterben in der Permo-Trias gewesen sein könnte.
Der Übergang der Katydiden im frühen und mittleren Jura von ausgestorbenen Hagliden zu rezenten Prophalangopsid-dominierten Insektenfaunas fiel mit der Diversifizierung abgeleiteter Säugetiergruppen (Clades) und der Verbesserung des Gehörs bei frühen Säugetieren zusammen, was die Hypothese der akustischen Koevolution von Säugetieren und Katydiden stützt.
Die hochfrequenten Gesänge mesozoischer Katydiden könnten sogar die Entwicklung komplizierter Hörsysteme bei frühen Säugetieren vorangetrieben haben, und umgekehrt könnten Säugetiere mit progressiver Hörfähigkeit selektiven Druck auf die Evolution von Katydiden ausgeübt haben, einschließlich des Faunenwechsels.
Diese Ergebnisse zeigen, dass Insekten, insbesondere Katydiden, während der Trias Chöre dominierten – eine Situation, die sich von der modernen Klanglandschaft unterscheidet. Nach dem Erscheinen von Vögeln und Fröschen im Jura wurde die Klanglandschaft des Waldes fast die gleiche wie die moderne in der Kreidezeit, außer dass ihr der Klang von Zikaden fehlte (die weniger Musikrufe haben). Diese Ergebnisse unterstreichen auch die ökologische Bedeutung von Insekten in der mesozoischen Klanglandschaft, die in den paläontologischen Aufzeichnungen bisher weitgehend unbekannt war.
Mehr Informationen:
Xu Chunpeng et al, Hohe akustische Diversität und Verhaltenskomplexität von Katydiden in der mesozoischen Klanglandschaft, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2210601119.