Das älteste Meeresreptilfossil der südlichen Hemisphäre! Wie hat dieser Phantomdrache das Kap der Guten Hoffnung überquert?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Destroyed Sunny (Paläontologe)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die Grenzen des Wissens zu erweitern, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt eine Artikelserie mit dem Titel „Unbekanntes Gebiet“ gestartet, die einen Überblick über die Erkundungsergebnisse bietet, die die Grenzen im Weltraum, in der Tiefsee, in der Tiefsee und in anderen Bereichen durchbrochen haben. Begeben wir uns auf eine wissenschaftliche Entdeckungsreise und lernen wir die erstaunliche Welt kennen.

„…die Mannschaft erblickte dieses prächtige Kap, das seit Jahrhunderten verborgen war. Sie hatten nicht nur ein Vorgebirge entdeckt, sondern eine neue Welt. Angesichts der Gefahren und Stürme, die sie zuvor erlebt hatten, nannten Bartolomeu Dias und seine Gefährten es Kap der Stürme. Nach ihrer Rückkehr ins Königreich gab König João II. ihm einen weiteren glorreichen Namen: Kap der Guten Hoffnung.“ - João de Barros (1496 – 1570)

Kap der Guten Hoffnung

(Bildquelle: Veer-Fotogalerie)

Ein magischer Drache

Die Ashburton-Seen-Region im zentralen Teil der Südinsel Neuseelands ist ein beliebtes Touristenziel, wo sich in einer Reihe von Bergseen die umliegenden Berge spiegeln und so ein wunderschöner Kontrast entsteht. Im Lake District fällt der sanfte Harper Mountain nicht auf. Auf Maori wird Harper Mountain auch Mahaanui genannt, ein riesiger Felsen, der das Kriegsschiff des mythischen Helden Maui symbolisiert.

Der Hang ist mit schwarzem Kies bedeckt und mit etwas Glück findet man darunter das eine oder andere dekorative Schneckenfossil – meist handelt es sich dabei um Schnecken der Gattung Mellarium. Diese kleinen Schnecken sind ikonische Fossilien aus der Anisium-Periode der Mitteltrias in Neuseeland und sind etwa 245 Millionen Jahre alt.

Der Harper Mountain spiegelt sich im See

(Bildquelle: Wiki Media Commons)

Vor 245 Millionen Jahren war die Insel Neuseeland Teil von Pangaea, dem letzten Superkontinent der Erdgeschichte. Die Hauptplatten der modernen Erde drängten sich zusammen und bildeten ein riesiges, sich von Norden nach Süden erstreckendes Urland. Dieser Ort liegt unweit des südlichen Polarkreises in der Trias (ca. 60°S) und ist ein riesiges Kap im Südosten des Superkontinents.

Nördlich des Kaps dehnte sich der Tethys-Ozean aus und schob die tibetischen, iranischen und türkischen Landmassen langsam über den Äquator.

Weiter östlich stehen die südchinesische und die nordchinesische Platte kurz vor der Verschmelzung, doch der Großteil des Landes im modernen Ostasien liegt noch im Meer. Für den modernen Menschen ist dies eine fremde Welt, doch in dieser riesigen Welt tauchen viele uns vertraute Lebewesen auf – Nacktsamer, Dinosaurier, Flugsaurier und unsere Vorfahren. Doch derzeit hat sich all dies noch nicht gelegt, und das trockene rote Land ist die häufigste Landschaft.

Im Mitteltrias-Neuseeland ruhte ein verwirrtes Meeresreptil in einem flachen Meer. Wir konnten seinen Tod nicht zurückverfolgen – alles, was von dem Nothosaurier mit der Bezeichnung GNS GD 540 übrig blieb, war ein einzelner Wirbel, verborgen im Schutt des Harper Mountain.

Seine Existenz hat Paläontologen überrascht und in einer in Current Biology veröffentlichten Studie haben Forscher bestätigt, dass GNS GD 540 das älteste in der südlichen Hemisphäre gefundene Fossil eines Meeresreptils ist.

Dieses urzeitliche Lebewesen gehörte zu einer Population, die einst aus dem Tethys-Ozean an dieser Landzunge südöstlich von Pangaea vorbeitrieb. So wie Dias Hunderte von Millionen Jahren später das Kap der Guten Hoffnung überquerte und den Indischen Ozean entdeckte, durchquerte dieser Zweig (das Wort „ein Zweig“ wird hier verwendet, weil nicht dieses Individuum die Migration vollendete, sondern diese Population. Dieses Individuum selbst könnte an der Stelle gelebt haben, an der die Fossilien entdeckt wurden, aber diese Population stammte aus dem Tethys-Ozean) des Notosaurus auch das alte Neuseeland und entdeckte Panthalassauria.

Wiederherstellung des magischen Drachen

(Bildquelle: Wiki Media Commons)

Foto und CT-Scan des GNS GD 540-Fossils von Nothosaurus

(Bildquelle: Referenz 1)

Schematische Darstellung der Körperform des Drachen

(Bildquelle: Wiki Media Commons)

Unterschiedliche Wege zwischen Nord und Süd

Nothosaurier sind keine den Menschen bekannte Fossiliengruppe. Diese meist nur drei bis vier Meter große Meeresreptilienart, die in der Trias lebte, hatte einen typischen langen Hals und Schwanz. Doch verglichen mit anderen im Mesozoikum aktiven Meeresreptilien waren sie morphologisch nichts Besonderes.

Anders als bei Ichthyosauriern oder Plesiosauriern sind die Anpassungen an das Leben im Wasser beim Nothosaurus nicht ausgeprägt. Seine Gliedmaßen sind noch nicht vollständig mit Flossen ausgestattet und sein Schwanz hat sich noch nicht konvergent zu einem flachen Ende entwickelt, das dem von Fischen ähnelt. Einige Wissenschaftler glauben, dass Nothosaurus eine gewisse Fähigkeit zur Fortbewegung an Land behalten hätte, wie sie auch bei modernen Schildkröten der Fall ist. In den Pausen zwischen der Paarung und den Mahlzeiten verließ Nothosaurus den Ozean und ruhte sich an Land aus.

Die versteinerten Fußabdrücke des Nothosaurus, die in Luoping, Yunnan, erhalten sind, lassen darauf schließen, dass sich dieses Meeresreptil möglicherweise in einem Übergangsstadium zwischen semiaquatischem und aquatischem Leben befand. Seine Schwimmhaltung ähnelte einem „Hundepaddel“, wobei seine Vorderbeine paddelten, aber den Schlamm auf dem Meeresboden berührten.

All diese Beweise deuten darauf hin, dass Nothosaurus kein guter Schwimmer war. Die meiste Zeit wanderte es einfach im flachen Meer umher und suchte mit seinen nadelartigen Zähnen nach Fischen oder Ammoniten. Für sie ist es nicht leicht, die Tiefsee zu durchqueren, aber trotzdem ist Nothosaurus überraschend weit verbreitet – wir haben Funde von Nothosaurus-Fossilien sowohl im Tethys-Ozean als auch im Panthaica-Ozean gemacht.

Mögliche Fortbewegungsarten des Nothosaurus. Den Fußabdrücken des Nothosaurus zufolge, die in Luoping, Yunnan, gefunden wurden, erfolgt die Fortbewegung dieser Art hauptsächlich durch die Vorderbeine und ihre Art bewegt sich zwischen „Unterwasserlaufen“ und „Unterwasserfliegen“.

(Bildquelle: Referenz 2)

Gerade als GNS GD 540 die südöstliche Ecke von Pangaea überquerte und sich dem südlichen Polarkreis näherte. Eine andere Gruppe von Nothodonten reiste ebenfalls nach Norden, verließ die warmen tropischen Gewässer und gelangte in arktische Gewässer.

Corosaurus (benannt nach Corus, dem Gott des Nordwestwindes in der römischen Mythologie), der in der frühen Trias lebte, ist einer der ältesten Nothosaurier, die bisher entdeckt wurden. Im Gegensatz zu seinen Verwandten lebte er jedoch nicht im warmen Tethys-Ozean auf der Ostseite des Superkontinents, sondern am nordwestlichen Rand des Superkontinents, dem heutigen Flachmeer in niedrigen Breiten im US-Bundesstaat Wyoming.

Obwohl der aus der Fossilienfundstelle rekonstruierte Breitengrad niedrig ist, gehen Paläontologen angesichts der Hindernisse Pangaeas davon aus, dass diese Nothosaurus-Gruppe höchstwahrscheinlich die zerklüftete Landmasse im Nordosten Pangaeas umging, in die Arktis eindrang und dann den ganzen Weg Richtung Süden bis nach Wyoming vordrang. Dieser Weg umgeht den gesamten nördlichen Teil von Pangaea. Für den Nothosaurus, der nur über schlechte Schwimmfähigkeiten verfügt, ist eine derart großflächige Strahlung zweifellos eine Leistung.

Schematische Darstellung der Paläogeographie der Mitteltrias. Der rote Stern zeigt den Ort an, an dem Huanlong GNS GD 540 entdeckt wurde. Der blaue Stern zeigt den Ort an, an dem der Miestia-Winddrache entdeckt wurde. Die durchgezogenen roten Pfeile zeigen bestätigte Migrationsrouten der Nothosaurier an und die gepunkteten Linien zeigen mögliche Migrationsrouten an.

(Bildquelle: Referenz 1)

Für die meisten Reptilien sind hohe Breitengrade kein Gebiet, das es wert ist, erkundet zu werden. Moderne Reptilien erreichen selten Gebiete über 60° nördlicher und südlicher Breite. Bei diesen temperaturwechselempfindlichen Organismen beeinträchtigt das kalte Klima in hohen Breitengraden den Stoffwechsel und die normalen physiologischen Funktionen erheblich.

Verglichen mit den Verbreitungs- und Aktivitätsmustern moderner Reptilien schienen die Nothosaurier der Trias also eine völlig andere Richtung einzuschlagen: Sie erweiterten ihr Verbreitungsgebiet aktiv und überquerten sogar den Arktischen Seeweg. Diese Toleranz gegenüber kalten Temperaturen scheint darauf hinzudeuten, dass Nothosaurus möglicherweise einen robusteren Stoffwechsel hatte oder dass er über dasselbe wärmespeichernde Fett verfügte wie sein entfernter Verwandter, der Ichthyosaurier.

Aber auf jeden Fall beweisen der Mitralisaurus auf der Westseite von Pangaea und GNS GD 540 auf der Südostseite des Kontinents zusammen eines: Nach der Entstehung des Tethys-Ozeans scheinen viele Meeresreptilien, die durch Noxosaurus repräsentiert werden, begonnen zu haben, sich in höhere Breiten auszubreiten. Sie scheinen die Tropen nicht zu bevorzugen, da es in den Tropen in der Trias-Zeit so heiß war, als ob dort Feuer brannte.

Brennende Welt

Nach dem Perm-Massenaussterben trat die Erde in die intensivste Treibhausperiode des Phanerozoikums ein. Unter dem Einfluss der enormen Menge an Treibhausgasen, die von der Großen Magmatischen Provinz Sibiriens ausgestoßen wurden, könnte die globale Durchschnittstemperatur in der Untertrias zeitweise 50 °C erreicht haben. In dieser Umgebung war die Oberflächentemperatur des Meerwassers in Äquatornähe viel höher als heute.

Obwohl höhere Temperaturen Reptilien dabei helfen, ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten und ihren Stoffwechsel aktiv zu halten, sind extrem hohe Temperaturen für Wirbeltiere eindeutig inakzeptabel. Bei den meisten Tieren kommt es bei Temperaturen über 45 °C zu schweren Hitzeschäden an den Proteinen. Für Meereslebewesen ist dieser Schwellenwert sogar noch niedriger, da die Löslichkeit von Sauerstoff unter hohen Temperaturen weiter abnimmt und daher heißes Meerwasser häufig sauerstoffarm ist.

Unter dem Einfluss dieses heißen Klimas neigen sowohl Land- als auch Meeresorganismen dazu, in kühlere, höher gelegene Gebiete zu migrieren. Als wichtige Triebkraft für biologische Migration und Evolution könnten die hohen Temperaturen der Trias die Hauptantriebskraft gewesen sein, die einige Meeresreptilien dazu veranlasst hat, sich auf eine Driftreise zu begeben. Gleichzeitig waren die Regionen in den hohen Breitengraden der Trias nicht so eis- und schneebedeckt wie heute, und die Ozeane waren durch Gletscher blockiert. Die eisfreien Pole der Trias waren voller offener Seewege, sodass Nothosaurus und andere Meeresreptilien den Kontinentalrändern folgen konnten, um jeden gewünschten Ort zu erreichen.

Rekonstruierte Kurve der globalen Durchschnittstemperatur während des Phanerozoikums. Man kann erkennen, dass die Temperatur der Erde vor etwa 240 Millionen Jahren den Extremwert des gesamten Phanerozoikums erreichte.

(Bildquelle: Referenz 6)

Das Verbreitungsmuster mariner und terrestrischer Organismen in der frühen Trias. Der rot markierte Bereich ist die „Todeszone“, in der es an biologischen Fossilienfunden mangelt.

(Bildquelle: Referenz 5)

Nicht nur Meeresreptilien unternahmen solche Wanderungen, wie es beispielsweise Nothosaurus tat. Auch an Land weisen terrestrische Reptilien eine starke Nord-Süd-Verbreitung auf. Das Zentrum des Superkontinents, das heute Zentralafrika und Nordsüdamerika umfasst, scheint zu einer unüberwindbaren Sperrzone für Leben geworden zu sein, und Fossilien großer Wirbeltiere wurden hier fast keine gefunden.

Obwohl die hohen Temperaturen in der frühen Trias nicht lange anhielten, blieb das anhaltende Treibhausklima fast das gesamte Mesozoikum überdauern. In diesem langen Treibhaus erschienen nach und nach Dinosaurier, Vögel und Säugetiere auf der Bühne der Geschichte und die biologischen Merkmale des Paläozoikums wurden nach und nach ersetzt. Unter der sengenden Sonne der Trias nahm eine völlig neue Welt Gestalt an.

Unser Protagonist, der Huanlong GNS GD 540, hatte jedoch leider nicht die Gelegenheit, diese neue Welt kennenzulernen. Beim Massenaussterben am Ende der Trias verschwanden die Nothosaurier zusammen mit den meisten Meeresreptilien von der Bildfläche. Genau wie Bartolomeu Dias Hunderte Millionen Jahre später machte er sich erneut auf die Reise, um Indien zu finden, und schlief für immer im heulenden Sturm auf diesem Kap.

Das Segelschiff, mit dem Dias 1488 das Kap der Guten Hoffnung überquerte. Zwölf Jahre später, als er erneut in See stach und am Kap der Guten Hoffnung vorbeisegelte, geriet seine Flotte in einen schweren Sturm. Das Segelboot, auf dem er sich befand, sank im Sturm.

(Bildquelle: Wiki Media Commons)

Quellen:

1.Kear, BP et al. Ältester südlicher Sauropterygier enthüllt frühe Globalisierung der Meeresreptilien. Curr Biol 34, R562-R563 (2024).

2.Zhang, Q. et al. Nahrungsspuren eines Nothosauriers aus der Mitteltrias im Südwesten Chinas. Nat Commun 5, 3973 (2014).

3. Bardet, N. et al. Paläobiogeographie der marinen Reptilien im Mesozoikum als Reaktion auf das Driften von Platten. Gondwana Research 26, 869-887 (2014).

4.Lindgren, J. et al. Weichteilnachweise für Homöothermie und Krypsis bei einem Ichthyosaurier aus der Jurazeit. Nature 564, 359-365 (2018).

5.Sun, YD et al. Tödlich hohe Temperaturen während des Treibhauseffekts in der frühen Trias. Science 338, 366-370 (2012).

6. Scotese, CR, Song, H., Mills, BJW & van der Meer, DG Phanerozoische Paläotemperaturen: Das sich während der letzten 540 Millionen Jahre verändernde Klima der Erde. Geowissenschaftliche Rezensionen 215 (2021).