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Halfen die Gezeiten den Urzeit-Fischen ans Land?

Starker Tidenhub könnte den Landgang der Wirbeltiere begünstigt haben

Tiktaalik
Anpassungen an das Leben in der Gezeitenzone könnte den Urzeit-Wirbeltieren den Landgang erleichtert haben. © Zina Deretsky/ National Science Foundation

Gezeitenzone als Experimentierfeld: Ebbe und Flut könnten für den Landgang der Wirbeltiere eine entscheidende Rolle gespielt haben. Denn in der Gezeitenzone konnten Urzeit-Fische die Anpassungen entwickeln, die ihnen den Wechsel zum Landleben ermöglichten. Indizien für dieses Szenario liefert nun eine Rekonstruktion des Tidenhubs vor rund 400 Millionen Jahren: Überall dort, wo erste Landwirbeltiere auftraten, waren auch Ebbe und Flut stark.

Vor rund 400 Millionen Jahren begannen die ersten Wirbeltiere die Landmassen der Erde zu besiedeln – es war ein Meilenstein der Evolution. Doch auf welche Weise dieser Übergang ablief, welche Arten ihn vollzogen und wie sie genau aussahen, ist unklar. Zwar gibt es einige Fossilien von frühen Tetrapoden wie Parmastega, Acanthostega oder Ichthyostega und auch von Urzeit-Fischen mit ersten Anpassungen fürs Landleben. Trotzdem birgt der Landgang der Wirbeltiere noch einige Rätsel.

Erdplatten vor 400 Millionen Jahren
Lage der Kontinentalplatten vor rund 400 Millionen Jahren. © Sammy2012, nach Scotese /CC-by-sa 4.0

Anpassungen an Ebbe und Flut

Eine mögliche Triebkraft für den riskanten Schritt unserer frühen Vorfahren vom Wasser aufs Land könnten nun Hannah Byrne von der Universität Uppsala und ihre Kollegen identifiziert haben. Sie vermuten, dass die Gezeiten eine Schlüsselrolle für die Anpassung einiger Urzeit-Fische ans Landleben spielten. „Die Gezeiten sind ein bedeutender Faktor in der Interaktion zwischen den marinen und terrestrischen Lebensräumen“, erklären sie.

Durch den Wechsel von Ebbe und Flut fallen jeden Tag weite Teile des Meeresbodens trocken. Je größer der Tidenhub ist und je flacher der Meeresgrund, desto breiter ist dabei der Streifen, der bei Ebbe trockenliegt. Meerestiere, die in dieser Gezeitenzone leben, müssen entsprechende Anpassungsstrategien entwickeln. Dazu gehört die Möglichkeit, ohne Wasser zu atmen, und auch die Fortbewegung ohne den stützenden Auftrieb.

Virtuelle Zeitreise

Nach Ansicht einiger Forscher ist es daher gut möglich dass auch die Präadaptationen der Urzeit-Fische ans Landleben auf das Leben in einem Meeresgebiet mit starkem Tidenhub zurückgehen. Aber gab es solche Gezeiten vor rund 400 Millionen überhaupt? Genau das haben nun Byrne und ihr Team mithilfe geophysikalischer Simulationen untersucht.

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Dafür rekonstruierten sie die damalige Lage der Kontinente und berücksichtigen auch die stärkere Anziehungskraft des damals noch näher an der Erde stehenden Mondes. Die Landmassen bestanden damals primär aus den beiden Superkontinenten Gondwana und Laurussia, die beide auf der Südhalbkugel lagen, und einigen kleineren, zwischen ihnen liegenden Landstücken.

Starker Tidenhub in den Hotspots der Evolution

Das Ergebnis: „Während langer Zeitperioden der Erdgeschichte hat es auf der Erde nur einen geringen Tidenhub gegeben“, sagt Seniorautor Per Ahlberg von der Universität Uppsala. „Aber im späten Silur und frühen Devon gab es einige Regionen mit stärkeren Gezeiten.“ Zu diesen Gebieten gehörte ein kleiner Kontinent, dessen Reste heute in Südchina zu finden sind. An seinen Küsten betrug der Tidenhub vor 400 Millionen Jahren rund vier Meter, wie die Simulation ergab.

Das Interessante daran: Genau diese Region gilt als einer der Hotspots für die Evolution der ersten Knochenfische im späten Silur. Wenig später, im frühen Devon, gingen dann aus dieser Fischgruppe die ersten Landwirbeltiere hervor.

Nach Ansicht von Ahlberg und seinem Team war die räumliche Übereinstimmung dieser Evolutions-Hotspots mit Zonen starker Gezeiten kein Zufall. „Dies stützt die mögliche Bedeutung der Gezeitendynamik als Triebkraft für diese evolutionären Prozesse“, konstatieren die Forscher. (Proceedings of the Royal Society A, 2020; doi: 10.1098/rspa.2020.0355)

Quelle: Schwedischer Forschungsrat – The Swedish Research Council

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