Dieser Fisch kann laufen und auf Bäume klettern. Woher kam es?

Heute ist das Qinghai-Tibet-Plateau das Dach der Welt, aber vor Milliarden von Jahren war es ein riesiger Ozean (Teil des urzeitlichen Tethys-Meeres). Der Paläontologe Zhou Zhonghe sagte, dass die Chinesische Akademie der Wissenschaften seit den 1970er Jahren zwei groß angelegte, umfassende wissenschaftliche Untersuchungen und Forschungen auf dem Qinghai-Tibet-Plateau organisiert habe, es jedoch nicht viele Dokumentationen über den paläontologischen Teil der wissenschaftlichen Expeditionen gebe.

Dieser Artikel ist eine Studie über die Evolution eines sehr eigenartigen Fisches, die uns Dr. Wu Feixiang durch die Entdeckung und Erforschung von Fossilien vorstellt: Diese Fischart kann laufen und auf Bäume klettern, und einige ihrer Arten würden sogar „ertrinken“, wenn man ihnen nur erlaubt, unter Wasser zu atmen. Woher kommt dieser neuartige Fisch?

Dieser Artikel darf ausschließlich als Auszug aus der wissenschaftlichen Expeditionsdokumentation „Folding Mountains and Seas: The Epic of Life on the Qinghai-Tibet Plateau“ (Science and Technology Press of China, Januar 2025) verwendet werden.

Geschrieben von Wu Feixiang (Forscher am Institut für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Im November 1791 entdeckte Daldorff, ein Naturforscher der Dänischen Ostindien-Kompanie, bei der Erkundung von Tranquebar (damals eine britische Kolonie) im Südosten Indiens einen seltsamen Fisch auf einem Baum (der Legende nach handelte es sich um eine Palme, was in der ursprünglichen offiziellen Beschreibung jedoch nicht klar erwähnt wurde). Er sah, wie die Fische den Bach neben dem Teich durchschwammen und durch die Spalten eines Baumes am Wasser hinaufkletterten, wobei sie sogar bis zu einer Stelle etwa 1,50 m (1 Fuß entspricht ungefähr 30,5 cm) über dem Boden kletterten. Es öffnet seinen Kiemendeckel, stützt sich mit den Stacheln an der Hinterkante des Kiemendeckels in der Spaltwand ab, schwingt seinen Schwanz hin und her und stützt sich beim Aufsteigen mit den Stacheln seiner Afterflosse ab. Um zu vermeiden, dass sich der Fisch an den Stacheln sticht, fing Dahldorf den Fisch mit einem Korken. Was dann geschah, öffnete auch dem Naturforscher die Augen. Er war erstaunt über die zähe Vitalität dieses kleinen Fisches: Nachdem er gefangen worden war, blieb er mehrere Stunden im Schatten des Baumes und konnte sogar fröhlich auf dem trockenen Sand „laufen“.

Im Jahr 1797 berichtete Dahldorf von der Entdeckung und nannte den Fisch Perca scandens, was „kletternder Barsch“ bedeutet. Im Jahr 1816 gründeten der französische Zoologe und Naturforscher Frédéric Cuvier und der Arzt, Anatom und Naturforscher Hippolyte Cloquet die Gattung Anabas (was so viel wie Kletterer bedeutet), indem sie die damals asiatischen Kletterbarscharten aus der Gruppe der Percas und anderer Gruppen herausnahmen und in diese Gattung eingliederten. Dieses Klassifizierungsschema wird noch heute verwendet.

Dahldorfs Entdeckung erregte damals in Europa großes Aufsehen. In dieser Ära, in der Erforschung und Entdeckung im Vordergrund standen (als Dahldorf in Indien kletternde Barsche fing, waren genau 20 Jahre vergangen, seit Kapitän Cook mit der „Endeavour“ seine Weltumrundung beendet hatte), waren solche Anekdoten ziemlich auffällig. Bis heute ist die Begeisterung für diesen interessanten Fisch ungebrochen.

Eines der Themen, über das alle reden, ist, ob sie auf Bäume klettern können. Zusätzlich zu Daldurfs Bericht gab es einst in Indien eine populäre Legende, dass der Kletterbarsch auf Palmen klettern konnte, um den alkoholischen Saft zu saugen. Viele Wissenschaftler halten dies jedoch für unwahrscheinlich. Aufgrund der Beobachtungen der „Geh“-Eigenschaften von Kletterstangen glauben Gegner, dass es für sie unmöglich sei, überhaupt über eine solch „unglaubliche“ Fähigkeit zu verfügen, und dass die Legende, Kletterstangen könnten auf Palmen klettern, vielleicht nur ein Gerücht sei. Und wenn es Kletterstangen in Palmen gibt, handelt es sich höchstwahrscheinlich um Vögel, die sie aus dem Wasser aufheben und in den feuchten Vertiefungen an der Basis der Palmblätter ablegen (oder versehentlich fallen lassen). Es ist wie bei einem Leoparden, der sein Futter auf einen Baum schleppt und dort versteckt, damit es nicht von anderen Rivalen geteilt wird. Wenn er dann hungrig ist, kommt er zurück, um es ganz allein zu genießen. Tatsächlich ist es für moderne Vögel nicht ungewöhnlich, Nahrung zu verstecken.

Unabhängig davon, ob er auf Bäume klettern kann oder nicht, stimmt Dahldorfs Beschreibung der Details des Verhaltens des Klettervogels an Land gut mit den heutigen Beobachtungen überein. Beim „Laufen“ nimmt der Kletterbarsch eine sehr „arrogante“ Haltung ein: Neben dem Vortrieb durch das Schwingen des Schwanzes spielen dabei auch die stacheligen Kiemendeckel (primäre Kiemendeckel und sekundäre Kiemendeckel) eine sehr wichtige Rolle. Besonders der sekundäre Kiemendeckel unter dem Hauptkiemendeckel ist der Schlüssel. Dieses Knochenstück ist flexibel drehbar und an der Unterkante befinden sich viele Dornen. Wenn sich die Kletterstange vorwärts bewegt, werden die linken und rechten sekundären Kiemendeckel abwechselnd in den Boden eingeführt, um als Drehpunkte zu fungieren, und durch die Drehung des Schwanzes bewegt sich die Kletterstange wie ein „Stabhochsprung“ vorwärts. Kletterbarsche können durch das Zusammenspiel ihrer primären und sekundären Kiemendeckel auch Hindernisse bis zur halben Körperlänge überwinden. Daher können sie bei Landreisen problemlos über kleine Steinhaufen und unebene Flussufer klettern. Diese Fähigkeit, Hindernisse zu überwinden, verschafft dem Klettersitz einen zusätzlichen Vorteil und trägt dazu bei, dass er sich an Land besser ausbreiten kann.

Das Hauptgeheimnis der Fähigkeit des Kletterbarsches, sich an Land auszutoben, ist seine Fähigkeit, Luft zu atmen. Die Struktur, die Kletterstangen zum Atmen verwenden, wird Labyrinthorgan genannt. Dieses Organ entwickelt sich aus einem kleinen Knochen (Epibranchialknochen) auf der dorsalen Seite des ersten Kiemenbogens. Es handelt sich um eine blumenartige Struktur aus vielen Falten, die die Fläche des respiratorischen Epithels vergrößert. Die Oberfläche der Labyrinthkiemen ist mit respiratorischem Epithel bedeckt und reich an Kapillaren. Anders als bei anderen normalen Kiemen fließt das Blut, das durch die Labyrinthkiemen fließt, über die Venen zurück zum Herzen und wird dann vom Herzen in andere Körperteile gepumpt. In dieser Hinsicht ähneln die Labyrinthe der Kletterbarsche den Lungen von Landtieren.

Gerade aufgrund dieses „übernatürlichen“ Organs können Kletterbarsche in Wasserumgebungen leben, die andere Fische nicht vertragen. In den tropischen Regionen Südasiens, Südostasiens, Zentralafrikas und Westafrikas (Temperatur 18°C ​​– 30°C, Verbreitungsgebiet liegt meist in einer Höhe von unter 500 Metern, in seltenen Fällen bis zu 1.200 Metern) ist flaches, stehendes Wasser (der gelöste Sauerstoffgehalt kann bis auf 1 mg/l sinken, die meisten Fische benötigen für normale Lebensaktivitäten einen gelösten Sauerstoffgehalt von über 4 mg/l) für die meisten Fische ein Albtraum, aber kletternde Barsche genießen es. Das Labyrinth der Kletterstange ist komplex aufgebaut und groß, sodass es viel Platz in der Kiemenhöhle einnimmt. Dies hat zur Folge, dass die normalen Kiemen, die der Unterwasseratmung dienen, stark verkümmern und den zum Überleben des Kletterbarsches erforderlichen Sauerstoff nicht mehr liefern können. Daher muss der Kletterbarsch seinen Kopf oft aus dem Wasser strecken, um Luft ein- und auszuatmen. Die Situation der Asiatischen Kletterbarsche ist sogar noch schlimmer, da ihre Kiemen so groß sind, dass sie, wenn man ihnen die Luft zum Atmen verweigert und sie sich ausschließlich auf die Atmung unter Wasser verlassen, ohnmächtig werden oder sogar an Sauerstoffmangel sterben oder lebendig „ertrinken“.

Asiatische Kletterbarsche haben noch eine weitere Eigenschaft: Durch die Koordination von Knochen und Muskeln kann die Luft, die sie in ihr Maul schlucken, kontinuierlich durch die Atemhöhle (den Ort, an dem sich das Kiemenlabyrinth befindet) strömen und dann hinter dem Kiemendeckel ausgestoßen werden, so dass für den Vorgang des Luftatmens kein Wasser erforderlich ist. während afrikanische Kletterbarsche beim Atmen durch das Labyrinth Wasser schlucken müssen, um die „Abgase“ in der Atemhöhle herauszupressen. Daher kann unter allen Labyrinthfischen nur der Asiatische Kletterbarsch (Anabas) aus dem Wasser klettern und an Land „laufen“. Es gibt Aufzeichnungen über kletternde Barsche, die in einer Nacht 180 Meter an Land „liefen“. Unterschätzen Sie diese Distanz nicht. Auf den tropischen Ebenen können sie möglicherweise in einer Nacht zur nächsten Pfütze oder zum nahegelegenen Fluss laufen.

Das Verbreitungsgebiet der Kletterbarsche liegt überwiegend in tropischen Monsungebieten. Die Niederschläge des Sommermonsuns erweitern die Wasserfläche und senken die Wassertemperatur, was den Kletterbarschen ein Signal für die Brutzeit gibt. Zur Paarung und zum Eierlegen schwimmen sie in seichte Gewässer. Das Fortpflanzungsverhalten afrikanischer Kletterbarsche ist sehr unterschiedlich. Bei manchen Arten besitzen die männlichen Fische hinter der Augenhöhle oder am Schwanzstiel ein Kontaktorgan, das aus einigen Schuppen mit langen Stacheln am Hinterrand besteht. Bei der Paarung „rollt“ das Männchen das Weibchen mit seinem Körper ein und stimuliert es durch diese Strukturen zur Produktion weiterer Eier. Heutige asiatische Kletterbarsche weisen dieses Verhalten nicht auf und den Fossilien aus Tibet zufolge ging dieses Verhalten im Laufe der Evolution der Kletterbarsche zusammen mit den Tentakeln verloren.

Im Jahr 2011 eilte das Plateau-Expeditionsteam des Instituts für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie zum Lunpola-Becken östlich von Selin Co in Nordtibet und fand eine etwa 26 Millionen Jahre alte Fossilienschicht, in der zahlreiche Fossilien von Fischen, Vögeln (Federn), Pflanzen und Insekten erhalten waren. Obwohl es zunächst viele Fossilien von Kletterbarschen gab, war ihr Erhaltungszustand nicht sehr gut. Zu dieser Zeit konnten nur Fossilien aus relativ flachen Schichten ausgegraben werden. Aufgrund der Witterungseinflüsse waren die Skelettdetails der Exemplare nur schwer deutlich zu erkennen. Dies hat uns jedoch bereits ermutigt. Seit der Entdeckung des ersten Fischfossils während der ersten wissenschaftlichen Qinghai-Tibet-Expedition vor über 40 Jahren handelte es sich bei den Fischfossilien aus dem Känozoikum auf dem Plateau allesamt um Arten der Karpfenartigen (Cyprinidae oder Cobitidae). Das Auftauchen der Barschartigen stellt einen Durchbruch in der Einteilung der Fossilien dar und lässt auch darauf schließen, dass die Fossilien heutiger Fische noch immer ein beträchtliches Potenzial haben, wie die später entdeckten Welsfossilien belegen.

Also suchten wir fünf oder sechs Jahre lang in einem Umkreis von 200 Kilometern um Selin Co. herum und fanden viele bessere Fossilien. Im Jahr 2017, als die zweite umfassende wissenschaftliche Untersuchung und Forschung auf dem Qinghai-Tibet-Plateau begann, berichteten wir über das erste Fossil eines Barschartigen (Eoanabas thibetana) auf dem Qinghai-Tibet-Plateau. Damit ist die Geschichte dieser Gruppe kletternder Barsche mehr als 20 Millionen Jahre zurückverfolgt. Zuvor wurden die einzigen bestätigten Fossilien von Kletterbarschen in einigen Kiemendeckeln in den pleistozänen Schichten auf der Insel Java gefunden. Dieser Fisch, der oft an Land „lief“, könnte damals die Nahrung der Urmenschen auf der Insel gewesen sein. Die Fossilien der Kletterbarsche in Tibet vereinen Merkmale asiatischer Kletterbarsche (wie etwa die Morphologie des Kiefers und den Entwicklungsgrad des Labyrinths) und afrikanischer Kletterbarsche (wie etwa die Tentakeln und Sinnesröhrenöffnungen auf der Oberseite des Schädels) und bieten somit hervorragendes Material für die Rückschlüsse auf die Evolutionsgeschichte der Kletterbarsche.

Der Holotyp des tibetischen Kletterbarsches (oben), Skizze (Mitte) und Skelettrekonstruktion (unten) (gezeichnet von Wu Feixiang)

Kiemendeckel, Flossenstacheln und Knochenplatten um die Augenhöhlen des Tibetischen Kletterbarsches weisen typische Merkmale von Kletterbarschen auf. Doch bedeuten diese morphologischen Ähnlichkeiten, dass die ökologischen Gewohnheiten alter und moderner Kletterbarsche ähnlich sind?

Seit der Entdeckung des ersten Fossils eines Kletterbarsches im Jahr 2011 suchen wir in dem Fossil nach Fragmenten von Labyrinthen. Die Knochen der meisten von uns gesammelten Exemplare waren nicht verstreut, sodass für ein Organ mit komplexer Struktur nur eine schwarze Trümmermasse dort übrig blieb, wo sich ursprünglich das Labyrinth befunden hatte, und keine bedeutsamen Einzelheiten erkennbar waren.

Im Jahr 2015 wendete sich die Lage zum Besseren. Damals untersuchte ich die Neunaugen der Jehol-Biota aus der Kreidezeit, und die Ergebnisse der elektronenmikroskopischen Untersuchung der Saugnäpfe der mesozoonischen Aalfossilien waren sehr gut. Also dachte ich mir: Warum nicht dasselbe mit den Kletterbarschfossilien versuchen? Unter den mehreren gescannten Exemplaren zeigte nur das kleine Exemplar, das 2012 im Nima-Becken gesammelt wurde, gute Ergebnisse. In der zerdrückten Struktur waren auf mehreren dünnen Blättern einige kreisförmige Löcher sichtbar, ein Merkmal, das völlig mit den Kiemen moderner Kletterbarsche im tropischen Asien übereinstimmt. Dies ist für unsere Forschung sehr wichtig. Nur durch die Bestätigung der Existenz dieses Organs können wir sagen, dass neben den morphologischen Ähnlichkeiten auch die ökologischen Gewohnheiten des tibetischen Kletterbarsches mit denen des heutigen Kletterbarsches völlig vergleichbar sind und er sehr wahrscheinlich eher dem asiatischen Kletterbarsch mit der stärksten Atemkapazität ähnelt.

Zusammen mit den Pflanzenfossilien in derselben Schicht wie die Kletterstange, wie etwa Palmen, Wasserlinsenblätter, Koelreuteria paniculata und Kalmus, lässt sich daher schlussfolgern, dass sich der Lebensraum einer solchen Kletterstange nicht groß von dem ihrer lebenden Gegenstücke unterscheidet. Daher gehen wir davon aus, dass die ursprüngliche Höhe der Fossilienfundstelle bei etwa 1.000 Metern liegen dürfte. Später führten Kollegen aus der Paläobotanik eine komplexe quantitative Analyse der Blattformen durch und kamen zu dem Schluss, dass die ursprüngliche Höhe der Fossilienfundstelle 2.300 Meter nicht überschritt. Obwohl die Schlussfolgerungen zu den Höhenlagen in der Antike noch diskutiert werden müssen, weisen einige der auf nicht-biologischen Beweisen (wie etwa isotopengeochemischen Methoden) basierenden Rekonstruktionen der Geschichte des Plateaus erhebliche Unstimmigkeiten mit paläontologischen Beweisen auf. Einige Geologen glauben, dass die Orte, an denen diese fossilen Organismen lebten, bereits hochgelegene und kalte Orte waren, ähnlich wie heute.

Ökologische Wiederherstellungskarte der Klettergebiete Tibets (gezeichnet von Wu Feixiang)

Da die heutigen Kletterbarsche in den tropischen Ebenen Asiens und Afrikas außerhalb des Qinghai-Tibet-Plateaus zu finden sind, muss ein großer Teil ihrer Geschichte woanders stattgefunden haben. Leider sind genaue Fossilienfunde aus der Familie der Kletterbarsche äußerst rar. Abgesehen von einigen Kiemendeckelfossilien, die in pleistozänen Schichten auf der Insel Java gefunden wurden, gab es nur einige unbestätigte Spekulationen über ihre Geschichte. Der tibetische Klettersitz vor uns, der bislang vollständigste und ursprünglichste Klettersitz, hat zu einer neuen Erzählung geführt.

Das heutige Verbreitungsgebiet der Kletterbarsche erstreckt sich über Asien und Afrika, getrennt durch die trockene iranische Hochebene, die Arabische Halbinsel und die Sahara. Zoogeographen fragen sich seit langem, von welchem ​​Kontinent der Kletterbarsch stammt. Wann kam es zur Trennung der asiatischen und afrikanischen Kletterbarsche? Manche Menschen glauben, dass sie vom Kontinent Gondwana stammen. Nach der Spaltung des Kontinents reiste der Kletterbarsch per Anhalter auf der indischen Platte weiter und schwebte bis nach Asien. Andere glauben, dass sich die Völker vor etwa 20 Millionen Jahren von einem Ende zum anderen ausgebreitet haben, als die afrikanisch-arabische Halbinsel auf den eurasischen Kontinent traf. Später führte die Dürre in Nordafrika und Westasien zu einer Differenzierung der Kletterbarsche in Asien und Afrika. Diese Hypothesen müssen jedoch durch zuverlässige Fossilienbeweise bestätigt werden. Mithilfe der tibetischen Proto-Kletterbarsche zur Kalibrierung der „molekularen Uhr“ der Kletterbarschfamilie wissen wir, dass sich die Wege der asiatischen und afrikanischen Kletterbarsche vor etwa 40 Millionen Jahren trennten. Daher kann weder die alte Hypothese des „Ursprungs in Gondwana“ noch die neuere Hypothese der „Landbrückendiffusion im Nahen Osten“ die Geschichte des Kletterbarsches erklären. Die Rekonstruktion ihres ursprünglichen Verbreitungsgebiets zeigt, dass sie sich von ihrem Ursprung in Südostasien über Tibet und Indien bis nach Afrika ausbreiteten und dort eine rasante Entwicklung erlebten. Heute gibt es in Afrika viel mehr Arten von Kletterbarschen und sie sind viel schöner als in Asien. Unter den afrikanischen Kletterbarschen sind Arten wie „Plum Blossom“ (Ctenopoma acutirostre) und „West African Paradise Island“ (Microctenopoma ansorgii) die Stars im Aquarium.

Das Verbreitungsgebiet des modernen Kletterbarsches (hellblauer Bereich) und der Fundort der Kletterbarschfossilien auf dem Qinghai-Tibet-Plateau

Die wissenschaftliche Forschung ist stets voller Vitalität und hat kein Ende. Geologische Kollegen haben vor kurzem eine Reihe von Datierungsdaten veröffentlicht, die nahelegen, dass die Fossilien der Dayu-Fossilienlagerstätte, einschließlich des geologischen Alters des Proto-Kletterbarsches, mehr als 10 Millionen Jahre älter sein könnten als wir dachten, oder dass der Kletterbarsch früher in Tibet ankam als wir bisher dachten. Die Diskussion ist noch im Gange und die Wissenschaftler nähern sich einem Konsens. Wenn wir dieses neue Alter als Einschränkung verwenden, um den Ursprung des Kletterbarsches (das vorherige Ergebnis lag bei 42 Millionen Jahren, 95-%-Konfidenzintervall: 32 bis 55 Millionen Jahre) und den Zeitpunkt seiner Ausbreitung von Asien (indischer Subkontinent) auf den afrikanischen Kontinent (das vorherige Ergebnis lag bei etwa 39 Millionen Jahren, 95-%-Konfidenzintervall: 30 bis 50 Millionen Jahre) neu zu schätzen, könnte dieser Zeitpunkt früher liegen als die Ergebnisse, die wir bereits geschätzt haben.

Aus einer anderen Perspektive bedeutet die immer detailliertere Geschichte der Kletterbarsche und das möglicherweise höhere Alter der Fossilien, dass wir tatsächlich mehr „fehlende Glieder“ finden müssen, als wir dachten. Es ist wirklich aufregend, wie ein Detektiv etwas aufzuspüren, das existieren muss, aber unbekannt ist. Ist das nicht der Spaß am Fossiliensuchen?

Der Titel dieses Artikels wurde vom Herausgeber gewählt. Der Originaltext stammt aus „Fish on the Tree“ im vierten Kapitel „The Ancient Forest beside Selin Co“ von „Folding Mountains and Seas: The Epic of Life on the Qinghai-Tibet Plateau“.

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