Meeresfossilien sind ein verlässlicher Maßstab für die Verschlechterung und den Zusammenbruch von Ökosystemen

Biologen, die versuchen, entblößte Umwelten zu erhalten und wiederherzustellen, sind durch ihr geringes Wissen darüber, wie diese Umwelten vor der Ankunft des Menschen aussahen, eingeschränkt. Dies gilt insbesondere für Küstenökosysteme, von denen viele bereits Hunderte von Jahren, bevor Wissenschaftler mit der Überwachung begannen, durch Verschmutzung und Überfischung drastisch verändert wurden.

Laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde PeerJ, ein treues Analogon moderner Meeresökosysteme, liegt direkt unter der Oberfläche. Aufbauend auf mehr als 20 Jahren Naturschutzpaläobiologie legen die Ergebnisse nahe, dass Fossilien verschiedener Meeresgruppen – darunter Würmer, Weichtiere, Krabben und Seeigel – im Verhältnis zu ihrer Vielfalt erhalten bleiben.

„Dies ist seit Jahrzehnten ein Thema in der Paläontologie“, sagte Michal Kowalewski, Co-Autor der Studie und Lehrstuhlinhaber für Wirbellose Paläontologie am Thompson-Institut des Florida Museum. „Menschen haben sich moderne Ökosysteme in verschiedenen Lebensräumen angesehen, um herauszufinden, wie gut der Fossilienbestand das Leben dort widerspiegelt. Die meisten früheren Studien befassten sich jedoch damit, wie Arten innerhalb einer bestimmten Gruppe erfasst werden. Wir wollten wissen, wie Gruppen innerhalb der gesamten Gruppe erfasst werden.“ System.“

Fossilien sind eine unvollständige und unvollkommene Aufzeichnung der Vergangenheit der Erde. Bei Organismen, die hauptsächlich aus Weichgewebe bestehen, ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sie erhalten bleiben, als bei Organismen mit harten, haltbaren Teilen, die gegen Fäulnis resistent sind, wie etwa Knochen und Schalen. Harte Teile weisen je nach Organismus und Entwicklungsstadium auch unterschiedliche Dicken und Stärken auf. Diese Abweichungen beeinflussen die Wahrscheinlichkeit, dass sie erhalten bleiben.

Um dieses Problem zu umgehen, haben Forscher Mollusken als Indikator für die allgemeine Gesundheit von Ökosystemen herangezogen. Mollusken sind im Fossilienbestand besonders gut vertreten, und frühere Untersuchungen zeigen, dass sie verlässliche Indikatoren für die Vielfalt der Vergangenheit sind. Anhand von Fossilien und historischen Aufzeichnungen haben Forscher in Europa kürzlich gezeigt, dass die einheimische Artenvielfalt der Mollusken im östlichen Mittelmeer aufgrund der globalen Erwärmung fast vollständig zusammengebrochen ist. Dieser Befund bedeutet wahrscheinlich, dass andere Meeresgruppen in der Region ähnliche Schwellenwerte erreichen.

So wie ein Arzt die Vitalfunktionen eines Patienten misst, können Wissenschaftler anhand fossiler Mollusken grobe Rückschlüsse auf die Gesundheit und Stabilität einer Umwelt ziehen. Um jedoch Muster bei Populationsrückgängen, sich verändernden Verbreitungsgebieten und der Einführung invasiver Arten zu erkennen, ist eine umfassende Untersuchung erforderlich.

„Das meiste, was wir in Bezug auf Verzerrungen im Fossilienbestand wissen, basiert auf Weichtieren“, sagte Hauptautorin Carrie Tyler, Assistenzprofessorin an der University of Nevada in Las Vegas. „Wir haben unsere Studie entworfen, um festzustellen, ob diese Vorurteile konsistent sind, wenn man viele Arten von Organismen einbezieht, nicht nur Mollusken. Was passiert, wenn es Würmer, Seeigel und alle anderen Gruppen in einem Meeresökosystem gibt?“

Bevor Tyler und Kowalewski zu dieser Schlussfolgerung kamen, mussten sie zunächst ein geeignetes Meeresökosystem finden, in dem sie lebende und fossile Organismen vergleichen und die Unterschiede zwischen früheren und gegenwärtigen Gemeinschaften untersuchen konnten.

Die Autoren entschieden sich für eine vergleichsweise unveränderte Umgebung vor der Küste von North Carolina, die sowohl lebende Tiere als auch tote Skelettreste enthielt. Dort sammelten sie Proben von 52 Orten entlang von Transekten, die sich von küstennahen Küstengewässern bis zum Meer erstreckten.

„Wir haben uns für dieses System entschieden, weil es ein Spektrum von Lebensräumen entlang eines Onshore-Offshore-Gradienten umfasste, von der Flussmündung bis zum offenen Schelf“, sagte Kowalewski. Jeder der Lebensräume beherbergt spezialisierte Gemeinschaften, was es Tyler und Kowalewski ermöglichte, das Erhaltungspotenzial für eine Vielzahl unterschiedlicher Organismen und Umweltbedingungen zu testen.

Im Laufe von zwei Jahren zählten sie mehr als 60.000 lebende und tote Exemplare von Hunderten wirbelloser Meerestiere. Wie erwartet führten die dicken Schalen der Mollusken im Vergleich zu anderen Gruppen zu einer Überfülle ihrer Überreste im Fossilienbestand. Allerdings waren die Fragmente toter Korallen, Sanddollars, röhrenbildender Würmer und anderer Nicht-Mollusken weitgehend in der gleichen Fülle und Vielfalt vertreten wie ihre lebenden Gegenstücke.

Gruppen mit geringer Diversität in der Region, wie Seesterne und Brachiopoden, konnten teilweise aufgrund ihrer geringen Anzahl nicht aus dem Fossilienbestand entnommen werden. In vielen Fällen wurden frühere und heutige Lebensräume auch von verschiedenen Arten dominiert – eine heute häufig vorkommende Einsiedlerkrebsart tauchte beispielsweise nicht im Fossilienbestand auf. Die Gesamtzahl der Arten in den verschiedenen Gruppen blieb jedoch konstant.

In den meisten Meeresökosystemen fehlt es an einer annähernd vollständigen Bestandsaufnahme der Arten, die sie bewohnen, und die vorhandene Liste wird immer kleiner, da die Häufigkeit einiger Arten abnimmt und andere vom Aussterben bedroht sind. Wenn jedoch andere Meeresökosysteme mit der gleichen Genauigkeit wie die in North Carolina archiviert werden, verfügen Forscher über eine neue Grundlage, anhand derer sie die langfristige Lebensfähigkeit der von ihnen unterstützten Gemeinschaften bewerten können.

„Wir können die gesamte Fossiliensammlung als ein Bild der Vergangenheit eines bestimmten Ortes verwenden, trotz der Unterschiede in der Erhaltung der Tiere. Durch den Vergleich mit der lebenden Gemeinschaft können wir sehen, wie stark sich ein Ökosystem verändert hat, und auf dieser Grundlage die besten Erhaltungsstrategien festlegen.“ über diese Änderungen“, sagte Tyler.