Die letzten Stunden der Dinosaurier

Die letzten Stunden der Dinosaurier

Fr, 25.02.2022 — Redaktion

RedaktionIcon Biologie Vor 66 Millionen Jahren hat ein riesiger Asteroid auf der Erde eingeschlagen und ein weltweites Massensterben ausgelöst. 76 % aller damals lebenden Spezies, darunter die meisten Dinosaurier wurden ausgelöscht. Untersuchungen an hervorragend erhaltenen Knochen und die Kohlenstoff- und Sauerstoff-Isotopenverteilung von fossilen Fischen, die an dem Tag des Einschlags starben, helfen Wissenschaftlern, die Jahreszeit zu bestimmen, in der das Massensterben begann. Diese dürfte einen wesentlichen Einfluss auf das bislang unverstandene selektive Überleben von Spezies am Ende der Kreidezeit gehabt haben.*

Der Asteroideneinschlag

Abbildung 1: Szenario an der Tanis-Fundstätte. Nach dem Asteroiden-Einschlag strömen Trümmer in den Tanis-Fluss, Einschlagkugeln regnen vom Himmel herab. Ein Dinosaurier versucht, der Katastrophe zu entkommen. Bild: Joschua Knuppe.)

Der Frühling ist meistens eine Zeit des neuen Wachstums, wenn das Leben aufblüht. In den letzten Tagen der Kreidezeit, vor 66 Millionen Jahren, haben die Dinosaurier und verschiedene andere Bewohner des Hell-Creek- Ökosystems die Temperaturanstiege und die längeren Tageszeiten wahrscheinlich in ähnlicher Weise erlebt wie die heutigen Organismen. Tyrannosaurus und Triceratops haben vielleicht den Drang verspürt ein Nest zu bauen, während sich Magnolien und Hartriegel auf die Blüte vorbereiten. Es könnte allerdings zu eben diesem Zeitpunkt gewesen sein, dass ein Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 11 km auf den Planeten aufgeschlagen ist und sofort ein Massensterben ausgelöst hat, das zur Auslöschung von 76 % der bekannten Arten führen sollte. Abbildung 1. Diese wesentliche Zeitangabe ist nicht von Dinosauriern hergeleitet, sondern von den Fischen, die in den Gewässern schwammen, aus denen Edmontosaurus und seine Verwandten tranken.

Die Tanis-Fundstätte

Paläontologen und Geologen haben im Jahr 2019 ihre erste Arbeit über eine Fossilienfundstelle in North Dakota mit der Bezeichnung „Tanis“ veröffentlicht. Abbildung 2.

Abbildung 2: Massenhaft aneinander gepresste Fische in der Überschwemmungsflut-Lagerstätte Tanis (Quelle: Robert DePalma / University of Kansas. https://www.smithsonianmag.com/science-nature/fossil-site-captures-dinosaur-killing-impact-its-only-beginning-story-180971868/)

Nach Meinung der Forscher enthält dieser Ort entscheidende Hinweise darauf, was in den ersten Minuten und Stunden nach dem Aufprall geschehen ist – dazu gehören gut erhaltene fossile Fische, die Trümmer des Asteroideneinschlags in ihren Kiemen aufweisen. Die Paläontologin Melanie During von der Vrije Universiteit Amsterdam und ihre Kollegen haben die Knochen dieser Fische untersucht und mit ihren modernen Gegenstücken verglichen; daraus sind sie zu dem Schluss gekommen, dass der Einschlag, der das Zeitalter der Dinosaurier beendete, höchstwahrscheinlich im Frühjahr stattfand.

Fosssile Fische dokumentieren die Zeitspanne unmittelbar nach dem Asteroideneinschlag

Zu dieser Schlussfolgerung, die vorgestern in Nature veröffentlicht wurde [1], hat es Jahre gebraucht. During erinnert sich an eine Präsentation, die der Geologe Jan Smit 2017 an der Institution gegeben hat, an der sie an ihrer Thesis arbeitete. Ein Teil von Smits Präsentation befasste sich mit neuen, bisher unveröffentlichten Funden am Standort Tanis. Die dort gefundenen Fossilien waren nicht nur bis hin zu ihren kettenhemdartigen Schuppen außergewöhnlich gut erhalten, die Stätte schien zudem auch die unmittelbaren Folgen des Asteroideneinschlags zu dokumentieren. Fossilien aus dieser Zeitspanne sind äußerst schwer zu finden, ganz zu schweigen von relativ vollständigen. „Ich glaube mich zu erinnern, dass ich richtig aufgeregt war, als er uns die Bilder zeigte und uns die Geschichte erzählte“, sagt During. Die Fische schienen perfekte Kandidaten für eine geochemische Analyse zu sein, die enthüllen könnte, was am Ende der Kreidezeit geschah. Nachdem sie sich mit Smit und ihrem Betreuer Jeroen van der Lubbe beraten hatte, machte sich During nach Tanis auf, um dort fossile Fische auszugraben.

During war hinter den Geheimnissen in den Knochen der Löffelstöre und Störe her, die in Tanis konserviert waren. Ganz ähnlich wie ihre modernen Gegenstücke wiesen die uralten Störe und Löffelstöre der Hell Creek Formation ein zyklisches Wachstum auf. During nutzte moderne Störe und Löffelstöre, um die Biologie ihrer alten Verwandten zu untersuchen, da moderne Fische den am Standort Tanis gefundenen fossilen Formen sehr ähnlich sind. „Ich denke, wir können davon ausgehen, dass kreidezeitliche Störe und Löffelstöre eine ähnliche Biologie wie die lebenden Formen hatten, weil ihre Anatomie so ähnlich ist und sie ähnliche Umgebungen bewohnen“, sagt die Paläontologin Alison Murray von der University of Alberta, die an der neuen Studie nicht beteiligt war.

Ebenso wie ihre modernen Verwandten sind die damaligen Fische in den wärmeren Monaten, wenn es reichlich Nahrung gab, gewachsen und haben mehr Knochengewebe angebaut. In kühleren, raueren Monaten hat sich jedoch ihr Wachstum verlangsamt und eine Linie – eine so genannte Linie des Wachstumsstopps – in ihren Knochen hinterlassen. Darüber hinaus haben die Knochen dieser Fische Signaturen von stabilen Sauerstoff- und Kohlenstoffisotopen aufgewiesen. Die Isotopenverteilung wurde beeinflusst von dem, was die Fische gefressen haben, und von den Gewässern, in denen sie geschwommen sind. Es sind geochemische Signale, die von Paläontologen genutzt werden, um alles zu untersuchen, von der Zeit, als frühe Wale ins Meer kamen, bis hin zu den Pflanzen, die Pflanzenfresser der Vorzeit aßen.

Insgesamt konnten Wachstumsrate und Kohlenstoffisotopen-Signatur helfen herauszufinden, wie diese Fische lebten – und zu welcher Jahreszeit sie ausstarben. „Ich denke, es ist für jedermann klar, dass der Knochen eines Fisches wächst, wenn er frisst“, sagt During „aber dies quantitativ zu erfassen, ist wirklich neu und unglaublich aufschlussreich für künftige Studien.

Konsistente Sauerstoffisotopenwerte weisen darauf hin, dass der Löffelstör am Standort Tanis ausschließlich im Süßwasser gelebt hat, anstatt von Salz- und Süßwasser zu wandern. Und die Details der prähistorischen Stör- und Löffelstörknochen weisen darauf hin, dass diese Fische noch nicht den Höhepunkt ihres jährlichen Wachstumsschubs erreicht hatten, wie er in der wärmsten Jahreszeit zu erwarten war. Auch die Kohlenstoffisotopenverhältnisse in den Gräten des Löffelstörs stimmen mit diesem Muster überein.

Der Einschlag fand statt als auf der Nordhalbkugel Frühjahr war

Wenn diese alten Fische nach einem ähnlichen Jahreszyklus gelebt haben wie ihre modernen Verwandten, dann deuten die Signaturen in ihren Knochen darauf hin, dass sie im Frühjahr gestorben sind. Die Tatsache, dass winzige Kügelchen, die während des Einschlags in die Luft geschleudert wurden, in ihren Kiemen gefunden wurden, legt den Zeitpunkt des Todes innerhalb von Minuten oder Stunden nach dem Einschlag am Ende der Kreidezeit fest. Abbildung 3. Zusammengenommen deuten diese Hinweise darauf hin, dass der Einschlag stattfand, als es in der nördlichen Hemisphäre Frühling und in der südlichen Hemisphäre Herbst war.

Abbildung 3: Rekonstruierter Teil eines Löffelstörs von der Tanis-Fundstätte. Im Ausschnitt (unten) sind winzige, durch den Asteroid-Einschlag empor geschleuderte Kügelchen zu sehen, die ausschließlich in den Kiemen lokalisiert waren. (Bild: European Synchrotron Radiation Facility aus During et al., (2022) [1]; cc-by-Lizenz)

Der saisonale Zeitpunkt des Einschlags sollte globale Auswirkungen gehabt haben. In der nördlichen Hemisphäre war möglicherweise Paarungs- oder Brutzeit für viele Dinosaurier und kleine Säugetiere könnten sich möglicherweise länger außerhalb ihrer Höhlen aufgehalten haben. Im Vergleich dazu hatten auf der Südhalbkugel Pflanzen möglicherweise bereits ihre Samen für das nächste Jahr ausgesät und kleine Tiere in ihren Höhlen Winterschlaf gehalten, wodurch diese Arten sogar etwas widerstandsfähiger gegen die Auswirkungen des Aufpralls waren. Wenn dies der Fall war, dürften Organismen auf der Nordhalbkugel viel stärker betroffen gewesen sein als auf der Südhalbkugel, und das Massensterben hätte sich auf andere Weise abspielen können. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass sich das Leben auf der Südhalbkugel nach dem Aufprall schneller erholte als auf der Nordhalbkugel, und die neue Studie könnte helfen, dieses Muster zu erklären. „Es ist wunderbar“, sagt Murray, „zu sehen, wie die Geschichte zusammenpasst.“

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[1] Melanie A.D. During et al., The Mesozoic terminated in boreal spring. Nature (2022) https://doi.org/10.1038/s41586-022-04446-1. open access


Der vorliegende Artikel von Riley Black ist unter dem Titel "Asteroid That Decimated the Dinosaurs Struck in Spring" am 23. Feber 2022 im Smithsonian Magazin erschienen. https://www.smithsonianmag.com/science-nature/asteroid-that-decimated-the-dinosaurs-struck-in-spring-180979621/. Der Artikel wurde von der Redaktion möglichst wortgetreu übersetzt und durch mehrere Untertitel und zwei Abbildungen (Abbildungen 2 und 3) ergänzt.


Weiterführende Links

ESRF-Synchotron: Dinosaurs disappeared in spring, Video 1:10 min. https://www.youtube.com/watch?v=7H5FtfMCFE4

inge Fri, 25.02.2022 - 12:46