Die Körpergröße der Säugetiere nahm während mindestens zweier antiker Ereignisse der globalen Erwärmung signifikant ab. Eine neue Erkenntnis legt nahe, dass ein ähnliches Ergebnis als Reaktion auf den vom Menschen verursachten Klimawandel möglich ist.
Künstlerische Darstellung des frühen Pferdes Hyracotherium (rechts) neben einem modernen Pferd. Forscher fanden heraus, dass die Körpergröße von Hyracotherium während eines Ereignisses der globalen Erwärmung vor 53 Millionen Jahren um 19 Prozent abnahm. Bildnachweis: Danielle Byerly, University of Florida
Forscher wissen seit Jahren, dass Säugetiere wie Primaten und die Gruppen, zu denen Pferde und Hirsche gehören, während einer Erwärmungsperiode, die vor etwa 55 Millionen Jahren als paläozän-eozänes thermisches Maximum (PETM) bezeichnet wurde, viel kleiner wurden.
Der Paläontologe Philip Gingerich von der Universität von Michigan und seine Kollegen haben nun Beweise dafür gefunden, dass es bei Säugetieren auch während eines separaten, kleineren Ereignisses zur globalen Erwärmung vor etwa 53 Millionen Jahren, etwa 2 Millionen Jahre nach dem PETM, zu einem „Zwergwuchs“ kam.
"Die Tatsache, dass es zweimal passiert ist, erhöht unser Vertrauen, dass wir Ursache und Wirkung sehen, dass eine interessante Reaktion auf die globale Erwärmung in der Vergangenheit eine erhebliche Verringerung der Körpergröße bei Säugetierarten war", sagte Gingerich, Professor für Erde und Umweltwissenschaften.
Das Forschungsteam umfasst auch Wissenschaftler der University of New Hampshire, des Colorado College und des California Institute of Technology. Die Forscher werden ihre Ergebnisse am Freitag, dem 1. November, in Los Angeles auf der Jahrestagung der Society of Vertebrate Paleontology vorstellen.
Sie kamen zu dem Schluss, dass eine verringerte Körpergröße „eine häufige evolutionäre Reaktion der Säugetiere auf extreme Ereignisse der globalen Erwärmung ist, die als Hyperthermie bezeichnet werden, und dass dies eine vorhersehbare natürliche Reaktion auf die zukünftige globale Erwärmung sein könnte.“
Die PETM dauerte etwa 160.000 Jahre und die globalen Temperaturen stiegen auf ihrem Höhepunkt auf schätzungsweise 9 bis 14 Grad Fahrenheit. Das kleinere, spätere Ereignis, das in der jüngsten Studie mit dem Namen ETM2 (Eocene Thermal Maximum 2) analysiert wurde, dauerte 80.000 bis 100.000 Jahre und führte zu einem Anstieg der Spitzentemperatur um etwa 5 Grad Fahrenheit.
Ein Knochenfossil des frühen Pferdes Hyracotherium, das in der Region Bighorn Basin in Wyoming gesammelt wurde. Forscher fanden heraus, dass die Körpergröße von Hyracotherium während eines Ereignisses der globalen Erwärmung vor 53 Millionen Jahren um 19 Prozent abnahm. Bildnachweis: Abigail D’Ambrosia, Universität von New Hampshire
Zähne und Kieferfossilien von frühen Hufsäugetieren und Primaten, die dieses spätere Klimaereignis überspannten, wurden im Wyoming Bighorn Basin gesammelt und die Größe der Backenzähne wurde als Proxy für die Körpergröße verwendet. Die Forscher stellten fest, dass die Körpergröße während der ETM2 abnahm, jedoch nicht so stark wie der in PETM-Fossilien beobachtete Zwergwuchs.
Zum Beispiel ergab die Studie, dass eine Linie früher Pferde, die so groß wie ein kleiner Hund war, Hyracotherium, während der ETM2 eine Verringerung der Körpergröße um etwa 19 Prozent verzeichnete. Dieselbe Linie von Pferden zeigte während der PETM eine Abnahme der Körpergröße um etwa 30 Prozent. Nach beiden Ereignissen erholten sich die Tiere auf ihre vorgewärmte Größe.
"Interessanterweise hängt das Ausmaß des Säugetierzwergwuchses möglicherweise mit dem Ausmaß des hyperthermischen Ereignisses zusammen", sagte Teammitglied Abigail D’Ambrosia von der University of New Hampshire.
Ein uraltes Huftier namens Diacodexis nahm während der ETM2 um etwa 20 Prozent ab und der Primas Cantius um 8 Prozent.
Die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die daraus resultierende Freisetzung von wärmespeichernden Treibhausgasen - hauptsächlich Kohlendioxid - wird für die heutige Klimaerwärmung verantwortlich gemacht. Die antiken Erwärmungsereignisse könnten durch die Freisetzung von Methanclathraten auf dem Meeresboden verursacht worden sein, einer Art Methaneis, das in Ozeansedimenten gefunden wird, obwohl dieses Thema nach wie vor ein Bereich aktiver Forschung ist, sagte Gingerich. Methan ist ein stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid, und atmosphärisches Methan wird schließlich in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt.
Die Parallelen zwischen uralten Hyperthermien und der heutigen Erwärmung machen Untersuchungen der Fossilien besonders wertvoll, sagte Teammitglied Will Clyde von der University of New Hampshire.
"Die Entwicklung eines besseren Verständnisses der Beziehung zwischen der Änderung der Körpergröße von Säugetieren und der durch Treibhausgase verursachten globalen Erwärmung in der geologischen Vergangenheit kann uns helfen, ökologische Veränderungen vorherzusagen, die als Reaktion auf aktuelle Veränderungen des Erdklimas auftreten können", sagte Clyde.
2006 schlug Gingerich vor, dass der Zwergwuchs bei Säugetieren eine Reaktion auf den niedrigeren Nährwert von Pflanzen sein könnte, die unter erhöhten Kohlendioxidwerten wachsen. Unter solchen Bedingungen wachsen Pflanzen schnell, sind aber weniger nahrhaft als normalerweise.
Tiere, die solche Pflanzen fressen, können sich anpassen, indem sie mit der Zeit kleiner werden. Die Beweise für die ETM2-Fossilien stimmen mit dieser Hypothese überein, und die Forschung zu diesem Thema sei noch nicht abgeschlossen, sagte Gingerich.
Die Forschung wurde von der National Science Foundation (EAR0958821), der Geological Society of America, der Paleontological Society und Sigma Xi finanziert.
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