Fossil liefert den frühesten Beweis für den Verzehr von Früchten durch ein Tier

Hunderte von Tieren fressen Früchte, von Tukanen über Fruchtfledermäuse und Mähnenwölfe bis hin zu Menschen. Aber die meisten fruchttragenden Pflanzen haben sich erst vor relativ kurzer Zeit in der Erdgeschichte entwickelt und tauchten zum ersten Mal in der Kreidezeit auf, der letzten Periode der Dinosaurier. In einer neuen Zeitung in eLife, haben Wissenschaftler die ersten fossilen Beweise für den Verzehr von Früchten aufgespürt, indem sie die Schädelformen und den Mageninhalt von fossilen Vögeln verglichen haben. Das Urteil: Der früheste bekannte Fruchtfresser war ein Frühaufsteher namens Jeholornis, der vor 120 Millionen Jahren lebte und möglicherweise zur Verbreitung der Pflanzen beigetragen hat, die heute die Welt dominieren.

„Dies ist der älteste Beweis für den Verzehr von Früchten bei einem Tier“, sagt Jingmai O’Connor, stellvertretender Kurator für fossile Reptilien am Field Museum in Chicago und Mitautor des neuen eLife Papier. „Früchte sind eine unglaubliche Ressource, mit der jeder vertraut ist, und die Pflanzen, die sie produzieren, sind überall, aber das war nicht immer so. Diese Entdeckung darüber, wie und wann Vögel begannen, diese Ressource auszubeuten, könnte helfen zu erklären, warum diese Art von Pflanzen so sind dominieren heute in unserer Landschaft.“

„Vögel sind heute wichtige Obstkonsumenten und spielen eine wichtige Rolle bei der Verbreitung von Samen, aber bisher gab es keine direkten Beweise für den Verzehr von Obst durch Frühaufsteher außerhalb der Vogelkronengruppe“, sagt Han Hu, ein Forscher an der Universität Oxford und der Erstautor der Studie. „Dies behindert unser Verständnis der Ursprünge dieser wichtigen Wechselwirkung zwischen Pflanze und Tier.“

Die Kronengruppe der Vögel ist die Gruppe, die heute lebt, die Neorniten und ihre direkten Vorfahren. Aber andere Vögel begannen sich schon vor Millionen von Jahren zu entwickeln; Der zweitprimitivste bekannte Vogel war eine langschwänzige, rabengroße Kreatur namens Jeholornis. Die Zeit zwischen dem ersten Jeholornis und dem ersten T. rex ist ungefähr die gleiche wie die Zeit, die den letzten T. rex und den modernen Menschen trennt.

„Das erste Jeholornis-Fossil, das 2002 beschrieben wurde, hat all diese Pflanzenreste um sich herum verstreut, sie sehen aus, als wären sie aus der Magenhöhle explodiert“, sagt O’Connor. „Dieser Mageninhalt wurde oberflächlich als Samen identifiziert, also argumentierten die Leute, dass es Samen aß. Dann, 17 Jahre später, schlugen andere Wissenschaftler vor, dass es nicht nur Samen aß, sondern ganze Früchte und nur die konservierten Samen, da sie es sind In dieser Studie wollten wir herausfinden, ob es sich nur von Samen ernährt oder ob es Früchte frisst?

„Die Klärung dieser beiden Hypothesen ist wichtig, da der Verzehr von Früchten zu einem koevolutionären Mutualismus führen könnte, der Verzehr von Samen jedoch nicht“, sagt Hu. Das Essen von Früchten und das Ausscheiden von unzerkleinerten Samen könnte Pflanzen helfen, sich auszubreiten und zu entwickeln, aber wenn die Samen zerkleinert würden und verdaut, das würde den Pflanzen nicht helfen.

Um dieses Rätsel zu lösen, musste Hu Dutzende von Jeholornis-Exemplaren im chinesischen Naturmuseum Shandong Tianyu untersuchen. Sie wählte den mit dem am besten erhaltenen Schädel aus und scannte ihn im Australian Synchrotron der Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO) in Melbourne, Australien.

Der Scan ergab, dass der Schädel von Jeholornis viele Merkmale aufweist, die eher einem Dinosaurier als einem modernen Vogel ähneln (moderne Vögel sind die einzige überlebende Gruppe von Dinosauriern). Der Schädel hatte jedoch einige Merkmale in seinem Maul und Schnabel, wie z. B. reduzierte Zähne, die bei modernen Vögeln vorhanden sind – Merkmale, die möglicherweise auf eine „moderne“ Ernährung mit Obst hinweisen könnten.

Nach dem Vergleich dieses rekonstruierten Schädels von Jeholornis mit den Schädeln – insbesondere den Mandibeln – moderner Vögel, einschließlich Arten, die Samen mahlen; Arten, die Samen knacken; und Arten, die Früchte essen und die Samen ganz lassen, schlossen die Analysen Samenrisse aus.

O’Connor sagt jedoch: „Sie werden nicht wirklich in der Lage sein, verschiedene Ernährungsweisen zu unterscheiden, abgesehen von der Form des Unterkiefers.“ Aber auch andere Teile der Fossilien könnten zusätzliche Hinweise liefern. „Vögel, die Samen fressen, haben eine Magenmühle, einen Muskelmagen“, sagt O’Connor. „Sie schlucken Steine, um ihre Nahrung zu zerkleinern.“

Einige Exemplare von Jeholornis wurden mit Muskelmagensteinen gefunden, und einige wurden mit konservierten Samen in ihrem Darm gefunden, aber niemand hat eine Jerholornis mit Muskelmagensteinen und Samen gleichzeitig gefunden. Darüber hinaus sind die in Jeholornis Magenhöhlen gefundenen Samen ganz und nicht zerkleinert.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Jeholonis zu verschiedenen Jahreszeiten unterschiedliche Lebensmittel zu sich nahm. Wenn Obst verfügbar war, hätte es ganze Früchte, Samen und alles gegessen und dann die unzerkleinerten Samen ausgekackt. Wenn Obst keine Saison hatte, hätte es etwas anderes – und härteres – gegessen und sich auf einen Muskelmagen verlassen, um es zu zerdrücken. Die Jeholornis-Exemplare mit ganzen Samen im Magen müssen während der Fruchtsaison gestorben sein.

Diese saisonale Ernährung passt zu einer Eigenschaft, die viele moderne Vögel haben. „Vögel können die Proportionen ihres Verdauungssystems drastisch ändern, um sich an ihre Ernährung für eine bestimmte Jahreszeit anzupassen“, sagt O’Connor. „Dies ist der erste Beweis für diese Plastizität bei Dinosauriern.“

Jeholornis war nicht nur der erste bekannte Fruchtfresser, sondern gibt den Wissenschaftlern auch einen Einblick, wie Vögel zur Entwicklung fruchtproduzierender Pflanzen beigetragen haben. „Vögel wurden möglicherweise in ihren frühesten Evolutionsstadien für die Samenverbreitung rekrutiert“, sagt Hu. „Als hochmobile Samenverbreiter könnten frühe Früchtefresser daher auf eine mögliche Rolle von Vogel-Pflanzen-Interaktionen während der terrestrischen Kreiderevolution hinweisen“, in der Angiospermen-Pflanzen beginnen, die Welt zu erobern. Vögel, die weit von der Mutterpflanze entfernt Früchte fressen und Samen ausscheiden, können dazu beitragen, dass sich fruchttragende Pflanzen wie ein Lauffeuer ausbreiten. Dieses Muster könnte mit Vögeln wie Jeholornis begonnen haben.

Jeholornis‘ Fruchtessen passt auch zu seinen Eigenschaften, die ihm beim Fliegen geholfen hätten, einschließlich eines langen Schwanzes, der wie ein Ruder hätte funktionieren können, um ihn im Flug zu stabilisieren. „Eine Ernährung mit Früchten könnte Jeholornis evolutionär unter Druck gesetzt haben, besser fliegen zu können“, sagt O’Connor. „Man kann nicht ewig auf einem Baum sitzen und seine Früchte essen, man muss sich bewegen können und diese Ressourcen identifizieren, indem man hochfliegt und sieht, wo sie sind.“

Hu hofft, dass „unsere Forschung die Forschung von Paläontologen, Ökologen, Zoologen und Botanikern inspirieren wird, die sich für Vogelökologie, trophische Interaktionen und die terrestrische Revolution der Kreidezeit interessieren. Sie ist auch ein Flaggschiff für die gleichzeitige Anwendung mehrerer hochmoderner Methoden um komplexe paläoökologische Fragen zu lösen, die zukünftige Forscher dazu inspirieren werden, ähnliche Analysen durchzuführen, um die Ökologie der ausgestorbenen Tiere aufzudecken.“