Aussterben der Dinosaurier veränderte Pflanzenevolution

Die großen, holzigen Früchte der Palme Manicaria saccifera, die für ihre Verbreitung auf große Tiere angewiesen sind. (Bild: John Dransfield, Royal Botanic Gardens, Kew)

Früchte und Blätter der Latania loddigesii-Palme im Tropischen Botanischen Garten von Xishuangbanna, China (Bild: Renske Onstein/iDiv)

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Auswirkungen fehlender großer Pflanzenfresser auf Nahrungspflanzen noch heute nachweisbar

Leipzig, Amsterdam, Zürich. Das Fehlen großer Pflanzenfresser nach dem Aussterben der Dinosaurier hat die Pflanzenevolution verändert. Die 25 Millionen Jahre lange Abwesenheit großer Pflanzenfresser verlangsamte die Entwicklung neuer Pflanzenarten. Verteidigungsmerkmale wie Stacheln bildeten sich zurück und die Früchte wurden größer. Dies hat ein Forschendenteam unter Leitung des Deutschen Zentrums für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) und der Universität Leipzig am Beispiel von Palmen nachgewiesen. Sie konnten auch zeigen, wie tiefgreifend die Veränderungen waren: Selbst das Wiederauftreten großer Pflanzenfresser Millionen Jahre später konnte die bereits eingetretenen Veränderungen nur teilweise überschreiben. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht. Sie ermöglicht einen Blick in die erdgeschichtliche Vergangenheit und trägt gleichzeitig zu einem besseren Verständnis der Folgen heutiger Aussterbeprozesse bei.

Mit dem Aussterben großer, flugunfähiger Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren fehlten in den folgenden 25 Millionen Jahren große Pflanzenfresser auf der Erde. Da sich Pflanzen und pflanzenfressende Tiere gegenseitig beeinflussen, stellt sich die Frage, ob und wie sich diese sehr lange Abwesenheit und die spätere Rückkehr der so genannten „Megaherbivoren“ auf die Evolution der Pflanzenwelt ausgewirkt hat.

Um diese Frage zu beantworten, untersuchten die Forschenden unter Leitung von iDiv und der Universität Leipzig fossile und heute lebende Palmen. Mit Hilfe genetischer Analysen konnten sie die evolutionäre Entwicklung der Pflanzen während und nach der Abwesenheit der Megaherbivoren nachvollziehen. Damit bestätigten sie zunächst die gängige wissenschaftliche Annahme, dass viele Palmenarten zur Zeit der Dinosaurier große Früchte trugen und mit Stacheln und Dornen an Stamm und Blättern versehen waren.

Das Forschungsteam stellte jedoch fest, dass die „Evolutionsgeschwindigkeit“, mit der neue Palmenarten mit kleinen Früchten entstanden, während der Megaherbivoren-Lücke abnahm. Die Evolutionsgeschwindigkeit derjenigen mit großen Früchten blieb hingegen nahezu konstant. Die Größe der Früchte selbst nahm jedoch ebenfalls zu. Es gab also auch noch nach dem Aussterben der Dinosaurier Palmen mit großen Früchten. Offenbar konnten viel kleinere Tiere ebenso große Früchte fressen und die Samen mit ihren Ausscheidungen verbreiten. „Damit konnten wir die bisherige wissenschaftliche Annahme widerlegen, dass das Vorkommen großer Palmfrüchte ausschließlich von Megaherbivoren abhing“, sagt die Erstautorin der Studie, Dr. Renske Onstein von iDiv und der Universität Leipzig. „Wir gehen daher davon aus, dass der fehlende Einfluss großer Pflanzenfresser zu dichteren Vegetationen führte, in denen Pflanzen mit größeren Samen und Früchten einen evolutionären Vorteil hatten.“

Die Verteidigungsmerkmale der Pflanzen, Stacheln und Dornen an Blättern und Stängeln, zeigten jedoch ein anderes Bild: Die Zahl der Palmenarten mit Verteidigungsmerkmalen nahm während der Megaherbivoren-Lücke ab. „Ohne Fressfeinde boten Verteidigungsmerkmale offenbar keine evolutionären Vorteile mehr“, so Onstein, die am iDiv die Nachwuchsgruppe Evolution und Anpassung leitet, „sie kehrten aber bei den meisten Palmenarten zurück, als sich neue Megaherbivoren entwickelten, im Gegensatz zu den Veränderungen bei den Früchten, die bestehen blieben.“

Mit ihrer Arbeit werfen die Forschenden ein neues Licht auf die Evolution und Anpassung während einer der rätselhaftesten und einzigartigsten Perioden in der Geschichte der Evolution großer Pflanzen, während und nach dem Aussterben der Megaherbivoren. Wenn man versteht, wie sich das Aussterben von Megaherbivoren auf die Pflanzenevolution in der Vergangenheit ausgewirkt hat, kann man auch zukünftige ökologische Entwicklungen vorhersagen. Die Autoren haben zum Beispiel den Verlust von Merkmalen während der Megaherbivoren-Lücke festgestellt. Dieser Verlust kann sich auf wichtige Ökosystemfunktionen und -prozesse auswirken, z. B. auf die Ausbreitung von Samen oder den Verzehr ganzer Pflanzen oder Pflanzenteile. Das anhaltende Aussterben von Großtieren aufgrund der menschlichen Jagd und des Klimawandels kann daher auch die Merkmalspektrum in Pflanzengemeinschaften und Ökosystemen heute und in absehbarer Zukunft beeinflussen.

Urs Moesenfechtel

Originalpublikation:
(Forschende mit iDiv-Affiliation fett)

Onstein, R. E., Kissling, W. D., Linder, H. P. (2022): The megaherbivore gap after the non-avian dinosaur extinctions modified trait evolution and diversification of tropical palms. Proc. R. Soc. B 20212633. DOI: 10.1098/rspb.2021.2633

Ansprechpartner:

Dr. Renske Onstein(spricht Englisch, Niederländisch und Deutsch)
Leiterin der Junior-Forschungsgruppe Evolution und Adaptation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733 -129
E-Mail: renske.onstein@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/gruppen_und_personen/kerngruppen/evolution_und_adataption.html

Urs Moesenfechtel, M.A.(spricht Deutsch und Englisch)
Medien und Kommunikation
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig
Tel.: +49 341 9733106
E-Mail: urs.moesenfechtel@idiv.de
Web: www.idiv.de/de/profile/1464.html