Wie extreme Hitze Tiere zum Schrumpfen bringen könnte

Wie extreme Hitze Tiere zum Schrumpfen bringen könnte

Mehr als 50 vor Millionen Jahren, als die Erde eine Reihe von extremen Erderwärmungsereignissen erlebte, reagierten frühe Säugetiere mit einer Schrumpfung ihrer Größe.

Während dieser Säugetier-Zwergwuchs früher mit dem größten dieser Ereignisse in Verbindung gebracht wurde, zeigen neue Forschungen, dass der Evolutionsprozess auch in kleineren Ereignissen stattfinden kann, die als Hyperthermale bekannt sind. Die Ergebnisse deuten auf ein wichtiges Muster hin, das dazu beitragen könnte, ein Verständnis für die zugrunde liegenden Auswirkungen des aktuellen vom Menschen verursachten Klimawandels zu entwickeln.

"Wir wissen, dass während der größten dieser Hyperthermen, bekannt als Paläozän-Eozän Thermal Maximum, oder PETM, Temperaturen um geschätzte 9 bis 14 Grad Fahrenheit und einige Säugetiere schrumpften um 30 Prozent im Laufe der Zeit, also wollten wir sehen, ob dieses Muster während anderer Erwärmungsereignisse wiederholt ", sagt Abigail D'Ambrosia, eine Doktorandin an der Universität von New Hampshire und Hauptautorin der Studie. "Die Hoffnung ist, dass es uns hilft, mehr über die möglichen Auswirkungen der heutigen globalen Erwärmung zu erfahren."

Für die Studie, veröffentlicht in Wissenschaft FortschritteForscher sammelten Zähne und Kieferfragmente in der fossilreichen Bighorn Basin Region von Wyoming. Ihr Schwerpunkt lag auf mehreren frühen Säugetieren einschließlich Arenahippus, ein frühes Pferd von der Größe eines kleinen Hundes, und Diacodexisein kaninchengroßer Vorgänger von Hufsäugern.

Anhand der Größe der Backenzähne als Ersatz für die Körpergröße fanden die Forscher eine statistisch signifikante Abnahme der Körpergröße dieser Säugetiere während eines zweiten, kleineren Hyperthermikums, das ETM2 genannt wird. Arenahippus um etwa 14 Prozent in der Größe verringert, und die Diacodexis um etwa 15 Prozent.

Arenahippus-KieferfragmentArenahippus-Kieferfragment (mit 2nd- und 3rd-Molaren), wie im Feld entdeckt. Für Maßstab: Spitze des Meißels ist ~ 1 cm breit. (Kredit: Universität von New Hampshire)

"Während dieser zweiten Hyperthermie fanden wir Hinweise auf Kleinwuchs bei Säugetieren. Es war jedoch weniger extrem als während der PETM ", sagt D'Ambrosia. "Während ETM2 stiegen die Temperaturen nur um geschätzte 5 Grad Fahrenheit und es war kürzer, nur 80,000 bis 100,000 Jahre dauernd, ungefähr halb so lang wie das größere PETM.

"Da die Temperaturänderung kleiner war, deutet dies darauf hin, dass es eine Beziehung zwischen der Größe eines globalen Erwärmungsereignisses und dem Grad des assoziierten Kleinwuchs-Zwergwuchses geben könnte."

Co-Autor Philip Gingerich, ein Paläontologe an der Universität von Michigan, und seine Studenten sammelten einige der in der Studie analysierten Fossilien. Sie arbeiteten mit anderen Teammitgliedern zusammen, um Fossilien aus den gleichen stratigraphischen Abschnitten zu finden, die isotopische Beweise für den Klimawandel lieferten. Die in der Studie verwendeten Fossilien stammen vom Museum für Paläontologie der University of Michigan.

"Was bei diesen Befunden wichtig ist, ist, dass sie Beobachtungen, die im Zusammenhang mit dem etwas älteren und größeren PETM-Ereignis der globalen Treibhauserwärmung gemacht wurden, wiederholen, erweitern und damit stärken, was zeigt, dass viele Säugetiere auf die globale Erwärmung reagieren, indem sie sich als kleiner entwickeln." sagt Gingerich, emeritierter Professor für Geowissenschaften, Evolutionsbiologie und Anthropologie und emeritierter Kurator am Paläontologischen Museum.

Die beobachtete Veränderung der Tierkörpergröße könnte eine evolutionäre Antwort gewesen sein, um einen effizienteren Weg zur Verringerung der Körperwärme zu schaffen. Eine kleinere Körpergröße würde den Tieren erlauben, sich schneller abzukühlen. Nährstoffverfügbarkeit und Qualität in Pflanzen könnten ebenfalls eine Rolle gespielt haben.

Frühere Forschungsergebnisse zeigen, dass sowohl die PETM- als auch die ETM2-Hyperthermie mit einem erhöhten Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre zusammenfielen. Dies könnte eine eingeschränkte Nährstoffqualität in Pflanzen haben, die zu der kleineren Säugetierkörpergröße beigetragen haben könnte.

Hydrologische Aufzeichnungen während der PETM deuten auch auf weniger Niederschläge und Trockenheit hin, was zu trockeneren Böden und sogar Waldbränden hätte führen können, die das Wachstum der Vegetation und möglicherweise die Größe der Nachkommen bei Säugetieren beeinflusst haben könnten. Nach beiden hyperthermischen Ereignissen erholten sich die Körpergrößen aller Säugetiere.

Das Kohlendioxid, das bei beiden Hyperthermen freigesetzt wird, hat einen ähnlichen Fußabdruck wie die heutigen fossilen Brennstoffe. Die Forscher hoffen, dass die Entwicklung eines besseren Verständnisses der Beziehung zwischen der Veränderung der Körpergröße von Säugetieren während dieser Ereignisse und der heutigen Treibhausgas-induzierten Erderwärmung helfen könnte, mögliche zukünftige ökologische Veränderungen als Reaktion auf die heutigen Klimaveränderungen besser vorherzusagen.

William Clyde von der University of New Hampshire, Henry Fricke von Colorado College und Hemmo Abels von der Delft University of Technology, Niederlande sind Koautoren der Studie.

Quelle: University of Michigan

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