Um die Tür zur „verlorenen Welt“ zu öffnen, liegt der „Schlüssel“ tatsächlich im Kot?

Das Massenaussterben am Ende des Perms vor 252 Millionen Jahren verursachte beispiellose Schäden am gesamten marinen Ökosystem und 80 % der Arten im Ozean verschwanden von der Erde. Wie also erholte sich das fast zusammengebrochene Ökosystem allmählich von der Weltwirtschaftskrise? Dieses wissenschaftliche Rätsel ist in den Fokus von Paläontologen und Paläoökologen gerückt.

Kürzlich enthüllte ein chinesisches und ausländisches Forschungsteam unter der Leitung des Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften die Wahrheit über die biologische Wiederbelebung und die große Radiation in der frühen Trias. Diese Wahrheit wurde tatsächlich anhand von Koprolithen herausgefunden, die in der Öffentlichkeit nicht beliebt sind. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in der neuesten Ausgabe der internationalen geowissenschaftlichen Fachzeitschrift „Paleogeography, Paleoclimate, Paleoecology“ veröffentlicht.

Kotfossilien sind eine nützliche Ergänzung zur Knochenfossilienforschung

Koprolith, auch Kotfossil genannt, ist eine Fossilienart und wird als Spurenfossil klassifiziert. Kotfossilien sind äußerst selten, da weicher Kot schwer zu konservieren ist und die Wahrscheinlichkeit, dass er zu einem Fossil wird, äußerst gering ist. Allerdings enthalten Kotfossilien oft auch tierische und pflanzliche Überreste, die nicht nur Informationen über die Ernährung der Tiere, ihren Appetit, ihre Größe und ihren Lebensraum liefern können, sondern auch in der paläoökologischen und paläontologischen Forschung von besonderer Bedeutung sind. Es ist nicht nur eine gute Ergänzung zum Studium von Knochenfossilien, sondern gilt auch als magisches Objekt, das die Geheimnisse der paläontologischen Welt enthüllt.

Die erhaltenen Kotfossilien sind recht charakteristisch und weisen im Allgemeinen eine erhabene Form auf. Da die Nahrungs- und Verdauungstrakteigenschaften verschiedener Wirbeltiere unterschiedlich sind, weisen auch ihre Exkremente oft unterschiedliche Formen und Eigenschaften auf. Die Kotfossilien mancher Fische sind spiralförmig, während die von Säugetieren im Allgemeinen oval bis langstreifenförmig sind. Fleischfressende Exemplare enthalten häufig Knochenfragmente, während die Exemplare pflanzenfressender Exemplare vollständig aus faserigem Pflanzenmaterial bestehen.

Kotfossilien bestehen zumeist aus Kalziumphosphat und kommen in unterschiedlichen Größen vor: Große haben meist einen Durchmesser zwischen 2 und 5 Zentimetern oder sind sogar 1 Meter lang; Kleinere werden auch Kotpellets genannt und haben meist einen Durchmesser von weniger als 5 Millimetern.

Veränderungen im Phytoplankton und Zooplankton beeinflussten die marinen Ökosysteme des Mesozoikums

Die Luoping-Biota aus der Trias ist ein Mikrokosmos der Rückkehr der biologischen Welt zum Ruhm nach dem Massenaussterben am Ende des Perm. Allerdings ist sich die Wissenschaftsgemeinde nicht ganz im Klaren über die tieferen Gründe, warum sich Organismen vom Massenaussterben erholten und ihre evolutionäre Brillanz wiedererlangten.

Die Forschung zur Wiederherstellung von Ökosystemen beginnt im Allgemeinen mit den Veränderungen in der Vielfalt einzelner Arten und geht dann zur Wiederherstellung der gesamten Ökosystemstruktur über, wobei deren Integrität das Kennzeichen der Wiederherstellung ist. Beim Aufbau eines Ökosystems können jedoch Veränderungen an der Basis des Ökosystems, wie etwa die Umwandlung von ursprünglichen Produzenten in primäre Konsumenten, häufig zu Korrelationsänderungen von unten nach oben im gesamten Ökosystem führen und grundlegende Veränderungen im Ökosystem auslösen. Im Mesozoikum hatten Veränderungen des marinen Phytoplanktons, beispielsweise der Dinoflagellaten, Kieselalgen und Coccolithophoriden, grundlegende Auswirkungen auf das marine Ökosystem.

Das Forschungsteam entdeckte in einer dünnen Fossilienschicht unter der Luoping-Biota der Guanling-Formation in der Mitteltrias in Yunnan eine neue Art von Kotfossilien und lieferte damit wichtige Hinweise für die Entschlüsselung der wissenschaftlichen Fragen der biologischen Erholung während dieser Periode.

Cyanobakterien und Mysidengarnelen bilden die Grundlage für die biologische Erholung

Die neuen Kotfossilien weisen eine Form von ellipsoidisch bis kurzsäulenförmig auf und bestehen aus mikrokristallinem Kalziumkarbonat und einer kleinen Menge organischer Reststoffe. Sie werden mit Fossilien von Warzengarnelen in Verbindung gebracht. Unter dem CT-Scanning-Mikroskop weist das Kotfossil im Inneren mehrere Paare halbmondförmiger Hohlraumstrukturen auf, begleitet von selbstgeformten Pyritkristallen.

Die halbmondförmige Hohlraumstruktur ist ein wichtiges Erkennungsmerkmal der von Krebstieren produzierten Kotfossilien. Durch kontinuierliche Ionenstrahl-Bildgebung entdeckten die Forscher im Inneren des Kotfossils eine morphologisch stabile röhrenförmige Hohlraumstruktur. Nach der dreidimensionalen Wiederherstellung zeigte sich, dass die röhrenförmige Struktur eine stabile Morphologie und einen einheitlichen Durchmesser aufwies, wobei die Größe zwischen 3 und 4 Mikrometern und die Länge 60 Mikrometer betrug. Dieses morphologische Merkmal ist dem mineralisierter Cyanobakterien sehr ähnlich.

Darüber hinaus weisen die neuen Kotfossilien hinsichtlich ihrer Merkmale große Ähnlichkeiten mit der mineralisierten Darmmorphologie und -zusammensetzung der begleitenden Warzengarnelen auf.

Die Studie zeigt, dass die neuen Kotfossilien von einer großen Anzahl Warzengarnelen-Zooplanktons stammen. Noch wichtiger ist jedoch, dass die in den Kotfossilien konservierten röhrenförmigen Cyanobakterien ein Hinweis darauf sein könnten, dass die ursprünglichen Produzenten des damaligen marinen Ökosystems noch primitive Gruppen wie die Cyanobakterien waren.

Die Grundlage für die Förderung der biologischen Erholung besteht daher darin, eine ökologische Kette aufzubauen, die von den primitiven Produzenten auf der untersten Ebene, den Cyanobakterien, über die Primärkonsumenten, wie etwa Mysiden-Garnelen, bis hin zu Konsumenten auf höherer Ebene reicht. Durch einen Vergleich mit der Guiyang-Biota im frühen Stadium der Erholung wird außerdem gezeigt, dass die Auslösung revolutionärer Veränderungen im mesozoischen Meeresökosystem möglicherweise irgendwann nach dem Anisium-Stadium des Mesozoikums begann und allmählich vorherrschend wurde.

(Der Autor ist Forscher am Nanjing Institute of Geology and Paleontology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und ehrenamtlicher Kurator des Nanjing Paleontological Museum.)