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Donnerstag, 08.12.2016
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Ur-Ökosysteme waren komplexer als gedacht

Organismen vor mehr als 550 Millionen Jahren nutzten bereits vielfältige Nahrungsstrategien

Überraschend komplex: Die bizarren Wesen der ersten Ökosysteme nutzten schon erstaunlich fortgeschrittene Nahrungsstrategien – obwohl ihr skurriler Körperbau eher Aliens als heutigen Organismen ähnelte. Die Analyse eines tellerförmigen, 550 Millionen Jahre alten Fossils belegt, dass dieses bereits gezielt Nahrungspartikel in seine Filterorgane spülte. Bisher dachte man, dass solche Filtrierer erst viel später entstanden, so die Forscher im Fachmagazin "Science Advances". Der Fund spricht dafür, dass diese ersten Ökosysteme komplexer waren als bisher gedacht.
Simulierter Wasserfluss um das fossile Wesen Tribrachidium

Simulierter Wasserfluss um das fossile Wesen Tribrachidium

Sie gehörten zu den ersten Mehrzellern auf unserem Planeten: Vor mehr als 550 Millionen Jahren, im Ediacarium, lebte bereits eine Vielzahl bizarrer Wesen in den Urozeanen. Der Körperbau dieser Organismen war völlig verschieden vom dem heute lebender Tiere, einige glichen gelappten Gebilden ohne Kopf oder Darm, andere waren röhrenförmige Riffbauer und wieder andere ähnelten einer halb aufgeblasenen Luftmatratze.

Nahrungsstrategie unbekannt


Wie sich diese Tiere ernährten und wie komplex ihre Nahrungsketten waren, war bisher weitgehend unbekannt. "Die Nahrungsstrategien dieser rätselhaften Organismen aufzuklären ist besonders problematisch, weil diese Lebewesen sich so radikal von den heute lebenden unterschieden", erklären Imran Rahman von der University of Bristol und seine Kollegen. Um dennoch Antworten zu finden, wählten die Forscher einen neuen Weg: Sie nahmen physikalische Modelle der Strömungsdynamik zu Hilfe, um der Fressweise eines dieser Rätsel-Organismen auf die Spur zu kommen.

Mit Hilfe von Mikrocomputertomografie analysierten sie dafür zunächst den dreidimensionalen Aufbau des Ediacarium-Fossils Tribrachidium heraldicum. "Dieser Organismus lebte im flachen Wasser und besaß eine dreiseitige Symmetrie, die bei heutigen Tierarten völlig unbekannt ist", erklären die Forscher. Er ähnelte einer flachen Scheibe, die aus drei eingerollten, verzweigten Armen bestand.


550 Millionen Jahre altes Fossil des Ediacarium-Wesens Tribrachidium heraldicum

550 Millionen Jahre altes Fossil des Ediacarium-Wesens Tribrachidium heraldicum

Fossil in virtueller Strömung


Auf Basis seines Aussehens und seinem Lebensraum in flachen, strömungsreichen Meeresgebieten, könnte sich dieses Wesen entweder durch Osmose oder durch Filtrieren ernähren. Um herauszufinden, welches zutrifft, simulierten die Wissenschaftler Modelle dieser Organismen in einem virtuellen Wasserstrom und beobachteten, wie der Körper der Wesen die Strömung beeinflusst.

"Wenn die Strömung durch den Organismus an bestimmten Körperteilen konzentriert wird, dann spricht dies für einen Filtrierer", erklären Rahman und seine Kollegen. Ist dies dagegen nicht der Fall, dann muss es sich um ein Wesen handeln, dass seine Nährstoffe passiv per Osmose aufnimmt - ähnlich wie für zwei weitere Ediacarium-Gruppen, die Rangeomorpha und Erniettomorpha, angenommen.

Filtrierer als "Saubermänner" des Urozeans


Das Ergebnis: Tribrachidium war offenbar bereits ein Filtrierer, denn seine Körperform lenkt den Wasserstrom gezielt zu zwei Gruben seines tellerähnlichen Körpers, wie die Forscher berichten. "Unsere Modelle sprechen dafür, dass diese Lebewesen bereits spezialisierte Filterstrukturen an ihren Armgruben besaßen", sagt Rahman. "Allerdings sind diese Strukturen bei den Fossilien nicht gut genug erhalten, um sie direkt nachweisen zu können."

Das Spannende an den Ergebnissen ist jedoch die übergeordnete Bedeutung: Denn entgegen bisherigen Annahmen belegt dies, dass die frühen Mehrzeller des Ediacariums schon vor der sogenannten kambrischen Explosion variablere Nahrungsmethoden besaßen als bisher angenommen. Statt nur Osmose, dem Abweiden von Bakterien am Meeresboden und dem Fressen toter Organismen, existierten auch schon die ökologisch so wichtigen Filtrierer. "Sie üben in heutigen Ökosystemen eine entscheidende Rolle aus", betonen die Forscher. Denn durch ihr Herausfiltern von Kleinpartikeln aus dem Wasser sind sie quasi die Reinigungskräfte, die das Wasser klar genug halten, um Algen und anderen pflanzlichen Organismen genügend Licht zu verschaffen.

"Diese Entdeckung demonstriert, dass einige der ersten Ökosysteme entgegen unseren Annahmen bereits ziemlich komplex waren", sagt Koautor Simon Darroch von der Vanderbilt University. "Die Organismen des Ediacariums nutzen bereits verschiedene Nahrungsstrategien und spielten damit eine wichtige Rolle als Gestalter ihrer Ökosysteme." (Science Advances, 2015; doi: 10.1126/sciadv.1500800)
(University of Bristol, 30.11.2015 - NPO)
 
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