Während des Phanerozoikums wurden Räuber größer • Alexander Markov • Wissenschaftsnachrichten zu den "Elementen" • Paläontologie, Ökologie, Evolution

Während des Phanerozoikums wurden Räuber größer

Abb. 1. Gastropod Molluske – Bohrer Polinices Incei (Familie Naticidae) greift Muscheln an Paphies verlängert. Auf dem Waschbecken des Opfers ist ein merkwürdig unvollendetes Loch die Spur eines vorherigen Angriffs, der durch etwas verhindert wurde. Fotos von roboastra.com

Es wird angenommen, dass eine der Haupttriebkräfte der Evolution das "Wettrüsten" zwischen Räubern und Opfern ist. Aus dieser Hypothese folgt, dass Räuber im Laufe der Evolution generell gefährlicher, aktiver und gefräßiger geworden sein sollten. Amerikanische Paläontologen überprüften dies am Beispiel einer speziellen Gruppe von Meeresraubtieren – Bohrern. Die Analyse von Daten über fossile Muscheln mit Spuren von Bohrungen zeigte, dass die Größe der Löcher – und damit die Räuber selbst – während des Phanerozoikums stetig anwuchs. Was die Opfer betrifft, sind sie nicht größer geworden, aber unter ihnen wuchs der Anteil der mobilen und grabenden Formen. Die Ergebnisse stimmen gut mit theoretischen Vorstellungen über die antagonistische Koevolution von Räubern und Beute überein.

Gemäß der "Eskalationshypothese" (siehe: G. J. Vermeij, 2013. Zur Eskalation) ist die evolutionäre Wettrüsten (antagonistische Co-Evolution), einschließlich zwischen Räubern und ihren Opfern, die wichtigste treibende und führende Kraft der Evolution.Es wird angenommen, dass Raubtiere allmählich mächtiger, aktiver und gefräßiger wurden. Dies zwang ihre Opfer, eine Vielzahl von passiven und aktiven Schutz zu entwickeln. Als Folge sollte der Anteil großer, energetischer, schneller Tiere mit hoher Stoffwechselrate in Biota wachsen. Darüber hinaus musste die Entwicklung unzugänglicher Umgebungen und Ressourcen aufgegeben werden, wenn es den Opfern half, den Räubern zumindest kurzfristig zu entkommen.

Früher im Fossilienbestand wurde bereits nachgewiesen, dass sich während des Phanerozoikums der Druck der Räuber wirklich intensivierte und die Opfer eine angemessene evolutionäre Antwort darauf gaben. So kam es vom Kambrium bis zum Neogen zu einer Zunahme der Vielfalt mariner Räuber sowohl in absoluten Zahlen als auch in Bezug auf die Vielfalt der Opfer (Abb. 2, obere Grafik). Parallel dazu stieg der Anteil der mobilen Geburten im Verhältnis zum fixierten (attached) (Abb. 2, unteres Diagramm).

Abb. 2 Der Anstieg des Anteils räuberischer (an der Spitze) und mobil (unten unten) Geburt in der gesamten generischen Vielfalt von Meerestieren während des Phanerozoikums (MYA – vor einer Million Jahren, vor einer Million Jahren). Es ist ersichtlich, dass das Wachstum schrittweise erfolgte, wobei die radikalsten Veränderungen ("Schritte") an den Grenzen des Paläozoikums / Mesozoikums und Mesozoikums / Känozoikums auftraten (hervorgehoben) fette vertikale Linien). Aus einem Artikel von R. K. Bambach et al., 2002.Anatomische und ökologische Einschränkungen der phanerozoischen Tiervielfalt im marinen Bereich

Solche Bewertungen sind anfällig für Kritik, da sie in der Regel auf der Zählung der Taxonen beruhen, meist aus Gattungen oder Familien (das Arteniveau der quantitativen Paläontologie wird selten genutzt, weil auf dieser Ebene die Unvollständigkeit der Chronik zu viel "Lärm" macht). Gleichzeitig werden endemische Kleingattungen mit weit verbreiteten und weit verbreiteten Gattungen gleichgesetzt. In der Tat gibt es allen Grund zu glauben, dass dies das Bild nicht verzerrt, und Graphen wie die in Abb. 2, reflektieren reale Trends in der Entwicklung der Meeresbiota. Dennoch können Daten über einzelne Organismen (und nicht über ganze Gattungen oder Familien, die als ein einzelnes Objekt betrachtet werden) informativer sein, wenn es genug davon gibt.

Amerikanische Paläontologen, deren Artikel in der neuesten Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft, versuchte, die Vorhersagen der "Eskalationshypothese" auf der Basis solcher individualisierter Daten zu überprüfen, die spezifische Fälle von Räuber-Beute-Interaktion widerspiegeln. Dafür wählten die Autoren eine sehr geeignete Gruppe von Räubern – Bohrern (Abb. 1). Diese Tiere jagen Opfer, die durch eine feste Schale oder Muschel wie Muscheln, Brachiopoden oder Seeigel geschützt sind.Die meisten Bohrer gehören zu den Gastropoden, aber auch Nematoden, Protisten und sogar Insekten beherrschen diese Methode der Jagd (die Larven der Drilidenkäfer bohren sich durch die Schalen von Schnecken). Der Hauptvorteil von Drillern (unter dem Gesichtspunkt der Untersuchung der Evolution der Prädation nach paläontologischen Daten) ist, dass sie unmissverständliche Spuren auf den Schalen ihrer Opfer hinterlassen – ordentliche runde Löcher, die man mit nichts verwechseln kann, und diese Schalen selbst sind im fossilen Zustand perfekt erhalten.

Die Autoren waren zunächst überzeugt, dass die Größe des Raubfischs anhand der Größe des Bohrlochs beurteilt werden kann. Dazu wurden 556 Löcher von modernen Bohrern aus 14 verschiedenen Familien gebohrt. Es wurde festgestellt, dass die Korrelation zwischen der Größe des Räubers und dem Durchmesser des Lochs sehr streng ist (Abb. 3). Es ist erhalten, wenn alle möglichen Bohrer und innerhalb einzelner taxonomischer Gruppen berücksichtigt werden. Folglich kann die Größe der Löcher in den fossilen Senken verwendet werden, um die Größe von prähistorischen Bohrern zu schätzen, wer auch immer sie sind.

Abb. 3 Der Durchmesser des Bohrlochs (auf der vertikalen Achse) korreliert mit der Größe des Bohrers (auf der horizontalen Achse).Abbildung aus dem besprochenen Artikel in Wissenschaft

Dann analysierten die Forscher alle veröffentlichten Daten von 1861 bis 2016 über fossile Schalen von Mollusken und Brachiopoden mit Bohrmarkierungen. Die Mollusken und Brachiopoden wurden ausgewählt, weil diese Gruppen zum einen in den fossilen Meeresbiota dominieren (Brachiopoden dominieren numerisch in den unteren Gemeinschaften der Ordovizium-Perm-Gemeinschaft, zweitens ist es die Gruppe) Die Mehrheit der Bohrer Opfer. Zuverlässige Daten, einschließlich der Größe des Opfers und des Durchmessers des Bohrlochs, wurden für 6943 Bohrlöcher gesammelt, die 362 Sicht / Standort-Kombinationen darstellen; für jede solche Kombination wurden die Durchschnittswerte der Größe von Beutetieren und Raubtieren (genauer gesagt, die Löcher, die sie gebohrt haben) genommen. Das untersuchte Material deckt ein Zeitintervall von einer halben Milliarde Jahren ab, vom Ordovizium bis zum Neogen.

Die Hauptergebnisse der Studie sind in Abb. 4. Es stellte sich heraus, dass die Größe der Opfer während des Phanerozoikums praktisch unverändert blieb (Abb. 4, A), aber die Größe der Bohrlöcher (und damit der Räuber) wuchs um fast zwei Größenordnungen. Der mittlere Durchmesser der von den ordovizischen Bohrern gebohrten Löcher betrug nur 0,35 mm, der quartäre – 3,25 mm. (Abb. 4, B).Dementsprechend wuchs das durchschnittliche Verhältnis der Größe des Räubers zur Größe der Beute während des Phanerozoikums stetig (4, C).

Abb. 4 Die Größe der Opfer (A), gebohrte Löcher (B) und das Verhältnis der Größe von Räuber und Beute (C) in verschiedenen Phasen des Phanerozoikums (auf der horizontalen Achse: Є – Kambrium, O – Ordovizium, S – Silur, D – Devon, C – Kohlenstoff, P – Perm, T – Trias, J – Jura, K – Mel, Pg – Paläogen, Ng – Neogen, Q – Quartär). Rechteckbreite spiegelt die Menge des verarbeiteten Materials wider. Bild aus dem Artikel in der Diskussion Wissenschaft

Zusätzliche Berechnungen mit lithologischen, paläogeographischen und anderen Daten zeigten, dass diese Ergebnisse kein statistisches Artefakt sind und weder durch selektive Unvollständigkeit des Fossilienbestandes (z. B. selektive Auflösung von Aragonitschalen von Mollusken) noch durch Bewegung von Kontinenten (aufgrund dessen die Hauptgebiete von Flachwasser) erklärt werden können während des Phanerozoikums verlagerten sich die Meere von niedrigeren zu höheren Breiten), noch änderte sich die taxonomische Zusammensetzung der Opfer (zu Beginn des Mesozoikums änderte sich die Dominanz der Brachiopoden) Mit Bezug Dominanz bivalves, aber annähernd gleich in den beiden Gruppen und in ähnlicher Weise mit der Zeit), um das Verhältnis der Opfer und Raub Größen ändern.

So nahmen die Bohrer während des Phanerozoikums an Größe zu. Dementsprechend brauchten sie mehr Nahrung, aber die Größe ihrer Opfer blieb gleich. Also mussten sie entweder mehr Opfer pro Zeiteinheit aktiv jagen und essen, oder die Opfer wurden nahrhafter. Wahrscheinlich gab es beides. Der Nährwert der Opfer stieg im Paläozoikum und im Mesozoikum aufgrund der Tatsache, dass viele ausgestorbene Gruppen von Brachiopoden schnell durch Muscheln ersetzt wurden (Abb. 5, erste Grafik). Mit einer vergleichbaren Größe und Dicke der Schale in Brachiopoden, viel weniger Weichgewebe. Der Nährwert von Brachiopoden ist nicht vergleichbar mit saftigen und nahrhaften Muscheln. Moderne Bohrer bevorzugen Muscheln, aber mit Hunger essen sie auch Brachiopoden.

Abb. 5 Veränderung der Zusammensetzung der Opfer während des Phanerozoikums. Von oben nach unten: Verhältnis von Brachiopoden und Muscheln; das Verhältnis von angehängt, bewegt und "optional bewegt" (das heißt, in der Lage zu bewegen, aber selten tun); das Verhältnis von epifaunal (leben auf der Oberfläche des Bodens), infaunal (begraben) und "semi-Faunal" (nicht immer oder nicht vollständig begraben). Charts von zusätzlichen Materialien zu dem Artikel in Diskussion Wissenschaft

Auf der anderen Seite wurde es schwieriger zu jagen, denn unter den potentiellen Opfern wuchs der Anteil der mobilen (Abb. 5, zweite Grafik) und vergraben im Boden (Abb. 5, dritte Grafik). Entsprechend mussten die Bohrer auch die Mobilität erhöhen und lernen, in den Boden zu graben – und dies erfordert Energie, also noch mehr Nahrung.

Somit stimmen die erhaltenen Ergebnisse gut mit der "Eskalationshypothese" überein. Die antagonistische Koevolution von Räubern und Beute spielte tatsächlich eine wichtige Rolle bei der Entwicklung der Phanerozoischen Meeresfauna. Wenige Leute haben das vorher bezweifelt, aber jetzt hat diese Sichtweise zusätzliche Unterstützung bekommen.

Quelle: Adiël A. Klompmaker, Michał Kowalewski, John Warren Huntley, Seth Finnegan. Anstieg der Räubergröße der Verhältnisse im gesamten Ökosystem der Meeresökosysteme // Wissenschaft. 2017. V. 356. P. 1178-1180.

Siehe auch:
1) Das große Aussterben vor 250 Millionen Jahren führte zu einer dramatischen Komplikation mariner Ökosysteme, "Elements", 28.11.2006.
2) Die Biodiversität sowie die Population wachsen entlang der Hyperbel (nach dem Artikel von A. V. Markov und A. V. Korotayev "Die Dynamik der Diversität der phanerozoischen Meerestiere entspricht dem Modell des hyperbolischen Wachstums").
3) Die Größe der Lebewesen stieg in Sprüngen, "Elements", 30. Dezember 2008.
4) In einer vielfältigen Gemeinschaft sterben Tiere weniger wahrscheinlich aus, "Elements", 13.05.2009.
5) Die maximale Größe der Landsäugetiere ist exponentiell gewachsen, "Elemente", 02.12.2010.
6) Biodiversität stimuliert das eigene Wachstum, "Elements", 07/05/2016.

Alexander Markow


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