Abgebildet ist eine Felsplatte mit den frühesten Beweisen für Tiefseewirbeltiere. Die fossilen Beweise bestehen aus Gruben und Pfaden, die durch die Fütterung von Fischen in der frühen Kreidezeit entstanden sind. Die schalenförmigen Strukturen sind etwa 4 cm breit. Bildnachweis: Andrea Baucon
Wissenschaftler entdecken fehlendes Puzzleteil der Evolution in 130 Millionen Jahre alten Gesteinen. Die Entdeckung ist das Ergebnis einer internationalen Zusammenarbeit, in der die Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Lissabon (Portugal) ist beteiligt.
Trotz Wirbeltiere Da es sich um ein dominierendes Element in heutigen Tiefseeökosystemen handelt, gibt es keine fossilen Beweise für Tiefseefische, die älter als 50 Millionen Jahre sind. Nun liefert die jüngste Ausgrabung außergewöhnlich seltener Fossilien den frühesten bekannten Beweis für Tiefseefische. Dies verschiebt die Zeitachse der Tiefseebesiedlung um unglaubliche 80 Millionen Jahre.
Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
„Als ich die Fossilien zum ersten Mal fand, konnte ich nicht glauben, was ich sah“, sagt der Paläontologe Andrea Baucon, Leiter dieser Studie und Forscher an der Universität Genua (Italien). Er war es, der die Fischfossilien im nordwestlichen Apennin in der Nähe von Piacenza, Modena und Livorno (Italien) entdeckte.
Rotbarbe bildet eine Futtergrube im flachen Meeresboden des Ligurischen Meeres. Die neue Studie berichtet über identische Strukturen aus den Kreideablagerungen des nördlichen Apennins in Italien. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die fossilen Futtergruben der früheste Beweis für Tiefseewirbeltiere sind. Bildnachweis: Andrea Baucon
Der Grund für dieses Erstaunen ist das sehr geringe Alter der Fossilien, die Millionen Jahre älter sind als alle anderen Hinweise auf Tiefseefische. Die neu entdeckten Fossilien stammen aus der Frühzeit Kreide (vor 130 Millionen Jahren). „Die neuen Fossilien zeigen die Aktivität von Fischen auf einem tausende Meter tiefen Meeresboden aus der Dinosaurierzeit“, fügt Andrea Baucon hinzu.
Mithilfe der Photogrammetrie erstellten Wissenschaftler eine fototexturierte Höhenkarte von Fossilienfuttergruben und -pfaden. Dies sind die frühesten Belege für Tiefseewirbeltiere. Bildnachweis: Girolamo Lo Russo
Die neu entdeckten Fossilien sind selten und ungewöhnlich. Es handelt sich dabei um schalenförmige Ausgrabungen, die von einst fressenden Fischen geschaffen wurden, sowie um die gewundene Spur, die der Schwanz eines schwimmenden Fisches bildete und die den schlammigen Meeresboden einschnitt. Bei diesen Spurenfossilien handelt es sich nicht um Körperfossilien wie Fischgräten, sie dokumentieren jedoch uraltes Verhalten. Daher markieren die Apennin-Fossilien einen kritischen Punkt in Raum und Zeit. Es ist der Punkt, an dem Fische den Festlandsockel verließen und eine neue raue Umgebung besiedelten, die weit entfernt von ihrem ursprünglichen Lebensraum liegt.
Tausende Meter unter der Oberfläche des Tethys-Ozeans – eines alten Ozeans, der vor 250 bis 50 Millionen Jahren existierte und ein Vorläufer des heutigen Mittelmeers war – waren die ersten Tiefseefische im Vergleich zu ihrem Ursprung im Flachwasser extremen Umweltbedingungen ausgesetzt : Völlige Dunkelheit, Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt und enorme Drücke stellten das Überleben dieser Pioniere des Abgrunds auf die Probe.
Das Video zeigt eine Chimäre, die über dem Sediment am Kermadec-Graben (Tiefe: 1544 m) schwimmt und dann ihr Maul zur Nahrungsaufnahme in das Sediment taucht. In der neuen Studie untersuchten Wissenschaftler das Verhalten moderner Fische, um das Verhalten zu verstehen, das mit den frühesten Fossilien von Tiefseewirbeltieren verbunden ist. Bildnachweis: Thomas Linley, Alan Jamieson
Solche extremen Bedingungen erforderten Anpassungen für das Leben in der Tiefsee, die ebenso bedeutsame evolutionäre Innovationen darstellen wie solche, die die Besiedlung des Landes und der Luft ermöglichten, beispielsweise Flügel und Gliedmaßen.
Die neu entdeckten Fossilien repräsentieren nicht nur die frühesten Tiefseefische, sondern auch die frühesten Tiefseewirbeltiere. Die Entwicklung von Wirbeltieren – Tieren mit Rückgrat – wurde durch Lebensraumübergänge von flachen Meeresursprüngen zu Land-, Luft- und Tiefseeumgebungen unterbrochen. Die Invasion der Tiefsee ist aufgrund des mit der Tiefsee verbundenen geringen Versteinerungspotenzials der am wenigsten verstandene Lebensraumübergang.
„Die neuen Fossilien werfen Licht auf ein ansonsten obskures Kapitel der Geschichte des Lebens auf der Erde“, kommentiert Carlos Neto de Carvalho, Forscher am Instituto Dom Luiz, Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Lissabon (Ciências ULisboa) (Portugal).
Höhenkarte der Felsplatte oben, die die frühesten Beweise für Tiefseewirbeltiere enthält. Die Farbcodierung hängt von der Höhe ab, wobei die wärmeren Farben in den höheren Lagen verwendet werden. Bildnachweis: Girolamo Lo Russo
Die Apennin-Fossilien zwingen Wissenschaftler dazu, zu überdenken, welche Faktoren die Wirbeltierbesiedlung der Tiefsee ausgelöst haben könnten. Die Autoren gehen davon aus, dass der Auslöser der beispiellose Eintrag organischer Substanz zwischen den späten 1960er Jahren war Jura und die frühe Kreidezeit. Die Verfügbarkeit von Nahrung in der Tiefsee begünstigte am Boden lebende Würmer, die wiederum Fische anlockten, die bestimmte Verhaltensweisen nutzten, um sie freizulegen.
In dieser Studie wandten sich Forscher den heutigen Meeren zu, um das Verhalten von Fossilien zu verstehen, und untersuchten das Verhalten moderner Fische in ihren Lebensräumen. Wissenschaftler erkundeten die Tiefen des Pazifischen Ozeans, um Chimären, auch Geisterhaie genannt, in ihrer Lebensumgebung zu untersuchen.
Die neuen Fossilien sind identisch mit Strukturen moderner Fische, die sich ernähren, indem sie entweder den Meeresboden kratzen oder ihre am Boden lebende Beute durch Absaugen freilegen. Dies erinnert an Neoteleostei, die Gruppe der Wirbeltiere, zu der moderne Quallen und Eidechsenfische gehören.
Chimären schwimmen über dem Sediment am Kermadec-Graben im Pazifischen Ozean (Tiefe: 1544 m). In der neuen Studie untersuchten Wissenschaftler das Verhalten moderner Tiefseefische, um den Entstehungsmechanismus von Spurenfossilien aus der Kreidezeit zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen die frühesten Hinweise auf Tiefseewirbeltiere. Bildnachweis: Thomas Linley, Alan Jamieson
„Entgegen der landläufigen Meinung sind die Sedimente des Tiefseebodens vollgepackt mit fossilen Überresten antiker Lebens, normalerweise jedoch von kleinen Organismen, die als Phyto- oder Zooplankton weit oben in der Wassersäule leben“, erklärt Mário Cachão, Mitautor dieser Studie Studium und Forscher am Instituto Dom Luiz, Ciências ULisboa.
„Es geht jedoch darum, direkte Beweise für die organische Aktivität von Wirbeltieren zu entdecken und zu interpretieren, die in solchen Sedimenten eingeprägt und geologisch konserviert sind, nachdem sie tektonisch deformiert und freigelegt wurden, wie das nördliche Apennin-Gebirge, das hauptsächlich während der geologischen Epochen des Miozäns und Pliozäns eingelagert wurde – das heißt etwa vor dem …“ vor 20 Millionen Jahren – ist in der Tat ein sehr, sehr seltener Fund“, fügt Mário Cachão hinzu.
Die neu entdeckten Fossilien könnten den ersten großen Schritt in der Entstehung der modernen Artenvielfalt der Tiefseewirbeltiere darstellen. Die Wurzeln moderner Tiefseeökosysteme liegen in den Apennin-Fossilien und zeugen von einem wichtigen Lebensraumwechsel in der Geschichte der Ozeane. „Unsere Fossilienfunde bewerten den Modus neu und Tempo der Wirbeltierbesiedlung der Tiefsee. Die neu entdeckten Fossilien enthalten grundlegende Hinweise über die Anfänge der Wirbeltierentwicklung in der Tiefsee, was tiefgreifende Auswirkungen sowohl auf die Erd- als auch auf die Biowissenschaften hat“, fasst Andrea Baucon zusammen.
Referenz: „Der früheste Beweis für Tiefseewirbeltiere“ von Andrea Baucon, Annalisa Ferretti, Chiara Fioroni, Luca Pandolfi, Enrico Serpagli, Armando Piccinini, Carlos Neto de Carvalho, Mário Cachão, Thomas Linley, Fernando Muñiz, Zain Belaústegui, Alan Jamieson , Girolamo Lo Russo, Filippo Guerrini, Sara Ferrando und Imants Priede, 5. September 2023, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
DOI: 10.1073/pnas.2306164120
Die Studie ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Forschern, die wissenschaftlichen Institutionen aus Italien (Universitäten Genua, Modena und Reggio Emilia, Padua, Pisa, Parma; Naturhistorisches Museum Piacenza; Naturmuseum Südtirol), Portugal (Naturtejo UNESCO Global Geopark; Universität Lissabon), England (Newcastle University), Spanien (Universitäten Sevilla und Barcelona), Australien (University of Western Australia), Schottland (University of Aberdeen).