Vor zehntausend Jahren starben große Säugetiere der Arktis wie das Wollmammut aus. Was löste es aus? Klimawandel? Krankheit? Überjagd durch Menschen?
Eine verbreitete Auffassung von eiszeitlichen Landschaften als Grasland, das von großen Säugetieren wie dem Wollmammut beweidet wird, wurde in einer Studie widerlegt, die in der Ausgabe vom 05. Februar 2014 veröffentlicht wurde Natur. Ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern aus 12 Ländern hat gezeigt, dass die arktische Flora in den letzten 50.000 Jahren von krautigen Blütenpflanzen dominiert wurde, die ein nährstoffreiches Lebensmittel für große pflanzenfressende Säugetiere waren. Vor 25.000 bis 15.000 Jahren war ein Großteil des arktischen Landes mit Eis bedeckt, was zu einem steilen Rückgang der Vielfalt krautiger Blütenpflanzen führte. Während dieser Zeit überlebten große Säugetiere in eisfreien Gebieten kaum. Aber als sich das Klima am Ende der Eiszeit änderte, gingen die Kräuterpflanzen weiter zurück und wurden durch Gräser ersetzt. Die weniger nahrhaften Gräser stellten einen schlechten Nahrungsersatz dar und führten vor etwa 10.000 Jahren zum Aussterben großer Säugetiere in der Arktis.
Die meisten Bilder von Woolly Mammoth zeigen sie in Graslandschaften, wie diese Abbildung. Neue Erkenntnisse deuten darauf hin, dass die Flora der Eiszeit hauptsächlich aus krautigen Blütenpflanzen bestand. Bildnachweis: Mauricio Antón über Wikimedia Commons.
Über das Aussterben von arktischem Wollmammut, Wollnashorn, Steppenbison, Pferd und Moschusochse vor 10.000 Jahren wurde viel diskutiert. Der Ausbruch von Krankheiten und die Überjagd durch den Menschen wurden dafür verantwortlich gemacht. Die am weitesten verbreitete Ursache für das Aussterben war jedoch der Klimawandel, aber die Mechanismen, die den Tod dieser Kreaturen verursachten, waren nicht genau bekannt.
Es wurde angenommen, dass die arktische Landflora der Eiszeit vorwiegend aus Gräsern und Seggen besteht, basierend auf Untersuchungen von Pollen, die im Permafrost gefunden wurden. Neue Fortschritte in der DNA-Analyse haben es jedoch möglich gemacht, die DNA von im arktischen Permafrost konservierten eiszeitlichen Pflanzenmaterialien zu extrahieren und zu sequenzieren. Zusätzliche Informationen über Pflanzenpräferenzen wurden im Mageninhalt von Schlachtkörpern und im Tierkot von ausgestorbenen Wollnashörnern, Wollmammuts und anderen ausgestorbenen großen Pflanzenfressern gefunden, die in Permafrost konserviert sind. Professor Mary Edwards von der University of Southampton im Vereinigten Königreich erläuterte die Studie und die Ergebnisse der DNA-Analyse in einer Pressemitteilung.
Permafrost ist gefrorener Boden und Sediment, das wie ein riesiger Gefrierschrank wirkt und unzählige Pflanzen- und Tierreste aus alten Ökosystemen bewahrt. Es ist ideal für diese Art von Studie, da die DNA nicht durch normale Zerfallsprozesse verloren geht.
Durch die Analyse dieser konservierten DNA haben wir festgestellt, dass Blütenpflanzen, sogenannte Forbs, weitaus häufiger vorkommen als bisher angenommen. In der Tat wurden in vielen früheren Studien zu eiszeitlichen Ökosystemen Forben übersehen, aber diese Studie zeigt, dass sie eine wichtige Nahrungsquelle für die Ernährung von Megafauna-Säugetieren waren - große Tiere wie Mammut, Wollnashorn, Bison und Pferd.
Durch die Analyse der Pflanzen-DNA haben wir eine einzigartige Perspektive auf dieses inzwischen ausgestorbene nördliche Ökosystem erhalten und neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie solch große Tiere extrem kalte und raue Eiszeitbedingungen überstehen können.
Bohren in den Permafrost, um Pflanzenproben zu erhalten. Bildnachweis: Eske Willerslev.
Northern Plantain, eine krautige Blütenpflanze.DNA aus dieser Pflanze wurde im sibirischen Permafrost gefunden. Bildnachweis: University of Sussex.
Permafrostproben wurden in Sibirien, Kanada und Alaska erhalten. Ein Großteil der erhaltenen Vegetation bestand aus Wurzeln und anderen Pflanzenteilen, die einst auf der Oberfläche wuchsen, auf der ausgestorbene große Säugetiere lebten. DNA, die aus dem gefrorenen Pflanzenmaterial extrahiert wurde, wurde sequenziert und dann mit der von nordischen Kräuterpflanzen und Museumsproben verglichen. Es wurde festgestellt, dass Pflanzen, die älter als 10.000 Jahre sind, meistens sind forbs. Mageninhalte aus gefrorenen Schlachtkörpern ausgestorbener Säugetiere und konservierter Tierkot, die aus Permafrost gewonnen wurden, zeigten, dass die Tiere eine Präferenz für hatten forbs.
Professor Dale Guthrie von der University of Alaska-Fairbanks erläuterte die Bedeutung der Entdeckung auf einer Webseite der University of Southampton zu dieser Studie.
In modernen Ökosystemen, die von großen Weidetieren wie Bisons dominiert werden, wachsen normalerweise keine großen Mengen an Forben. Ökologen, die das uralte Ökosystem studierten, spekulierten unter eiszeitlichen Bedingungen. Die grasenden Tiere waren Teil eines positiven Kreislaufs, in dem ihr Kot den Boden befruchtete und den Kräutern das Gedeihen ermöglichte. Am Ende der Eiszeit änderten sich die Bedingungen dramatisch und wurden wärmer und feuchter. Diese Umstände begünstigten die Beziehung zwischen Säugetier und Raubtier nicht mehr, und andere Pflanzenarten (z. B. Gehölze und Bäume) begannen, die Landschaft zu dominieren. Diese Verschiebung hatte wahrscheinlich schwerwiegende Konsequenzen für die Tiere und könnte zu der großen Anzahl von Aussterben beigetragen haben, die am Ende der Eiszeit passierten.
Ein Video von einem der Wissenschaftler dieser Studie, Per Möller von der Universität Lund in Schweden, beschreibt das Projekt.
Professor Eske Willerslev, ein alter DNA-Forscher am Naturhistorischen Museum Dänemarks, kommentierte in einer anderen Pressemitteilung:
Wir wussten aus unserer vorherigen Arbeit, dass das Klima Fluktuationen der Megafauna-Populationen verursacht, aber nicht wie. Jetzt wissen wir, dass der Verlust von proteinreichen Kräutern wahrscheinlich eine Schlüsselrolle beim Verlust der Eiszeit-Megafauna gespielt hat. Interessanterweise kann man unsere Ergebnisse auch in der Perspektive des gegenwärtigen Klimawandels sehen. Vielleicht können wir in Zukunft die Treibhausgase in den Griff bekommen. Erwarten Sie jedoch nicht, dass die gute alte, bekannte Vegetation zurückkommt, wenn sie nach der globalen Erwärmung wieder kühler wird. Es ist nicht selbstverständlich, dass sich die „alten“ Ökosysteme im gleichen Maße wie vor der Erwärmung wieder etablieren. Es ist nicht nur das Klima, das die Vegetationsveränderungen antreibt, sondern auch die Geschichte der Vegetation selbst und der Säugetiere, die sie verzehren.
Ein Mammutstoßzahn. Bildnachweis: Johanna Anjar.
Endeffekt:
Neue Forschungen haben ergeben, dass die uralte arktische Landflora vor 50.000 Jahren nicht nur Grasland war, sondern vorwiegend krautige Blütenpflanzen, die großen Säugetieren als proteinreiche Nahrung dienten. Vor 25.000 bis 15.000 Jahren war ein Großteil dieser Region mit Eis bedeckt, was zu einem starken Rückgang der Vielfalt der krautigen Blütenpflanzen führte. Die großen Säugetiere überlebten in einigen eisfreien Gebieten kaum. Doch am Ende der letzten Eiszeit veränderte sich das arktische Landvegetationsensemble durch das sich ändernde Klima. Die krautigen Pflanzen haben sich in ihren früheren Lebensräumen nicht wieder etabliert und wurden größtenteils durch Gräser ersetzt. Wissenschaftler vermuten, dass die weniger nahrhaften Gräser die großen Säugetiere nicht ernähren konnten, was vor etwa 10.000 Jahren zu ihrem Aussterben führte. Diese Erkenntnisse eines internationalen Wissenschaftlerteams wurden am 5. Februar 2014 in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.