Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wandernde Kontinente schufen artenreiche Korallenriffs

06.05.2016

Ein internationales Forscherteam untersuchte die geografischen Muster der Evolution von Korallen und Riff-Fischen. Dabei zeigte sich: Die heutige geografische Verteilung von tropischen Meerestierarten ist eine Folge von 100 Millionen Jahren Erdgeschichte und den Kontinentalverschiebungen, welche die tropischen Lebensräume veränderten.

Nirgends ist heute die Artenvielfalt an Korallen und riffbewohnenden Fischen grösser als in Südostasien – in den tropischen Gewässern um Indonesien und seiner Nachbarländer. «Wer den Grund für diese Vielfalt verstehen will, muss 100 Millionen Jahre zurückblicken – in eine Zeit, als das heutige Südamerika und Afrika noch einen gemeinsamen Grosskontinent bildeten und das heutige Indien eine Insel auf der Südhalbkugel der Erde war», sagt Loïc Pellissier, Professor für Landschaftsökologie an der ETH Zürich und der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL. Bis vor zehn Monaten leitete er eine Forschungsgruppe an der Universität Freiburg (Schweiz).


Korallenriffe – hier das Great Barrier Reef – sind extrem artenreiche Lebensräume.

Simon Gingins

Ein internationales Forscherteam unter seiner Leitung untersuchte mit einem Computermodell erstmals die geografischen Muster, nach denen sich in der Jahrmillionen dauernden Evolutionsgeschichte von Korallen und Riff-Fischen neue Arten herausgebildet haben. Damit zeigten die Wissenschaftler, dass mit grosser Wahrscheinlichkeit die erdgeschichtlichen Verschiebungen der Kontinentalplatten die treibenden Kräfte waren hinter der Artbildung.

Kombination verschiedener Modelle

Um zu diesem Schluss zu kommen, kombinierten die Forschenden verschiedene Simulationsrechnungen und Daten. Dazu gehören eine Simulation der erdgeschichtlichen Veränderungen des Meeresbodens sowie Informationen zur früheren Ausdehnung der Tropen, die auf Funden von Fossilien tropischer Korallenarten basieren. So erstellten sie ein dynamisches räumliches Modell, das angibt, wo sich im Laufe der Erdgeschichte seichte und warme Gewässer befanden, in denen Korallen und andere tropische Lebewesen einen Lebensraum fanden.

In dieses Modell integrierten sie einen bekannten Mechanismus der Evolution, nach dem sich aus einer bestehenden Tierart zwei neue bilden. Als Veranschaulichungsbeispiel soll eine beliebige Fischart dienen, die vor 100 Millionen Jahren in einem tropischen Korallenriff lebte. Teilt sich ihr Heimatriff beispielsweise wegen Kontinentalverschiebungen in zwei voneinander getrennte Riffs, entwickeln sich die Populationen in diesen Gebieten unabhängig voneinander weiter. Über die nachfolgenden Hunderttausende von Jahren können sich so zwei neue Arten herausbilden.

Hotspot im Ur-Ozean

Eine solche Fragmentierung der tropischen Lebensräume fand tatsächlich statt, wie Pellissier und seine Kollegen in ihren Modellrechnungen zeigten. Ihre Simulation beginnt vor 140 Millionen, als das heutige Südamerika, Afrika, Indien und Australien gemeinsam den Grosskontinent Gondwana bildeten. Seinen äquatorseitigen Küsten entlang gab es ein riesiges zusammenhängendes seichtes Gewässer. In den folgenden Jahrmillionen brach der Grosskontinent auf. Es kam zu massiven Kontinentalverschiebungen und zu einer Fragmentierung der tropischen Gewässer.

Besonders stark war diese Fragmentierung vor 50 bis 60 Millionen Jahren, wie Fabien Leprieur, Professor an der Universität Montpellier und Erstautor der Studie, sagt: «Im westlichen Teil der Tethys, des Ur-Ozeans zwischen Afrika und Eurasien, gab es damals eine komplexe Meeresbodenstruktur mit vielen voneinander separierten seichten Gewässern – einen eigentlichen Flickenteppich.» Die plattentektonischen Vorgänge zu jener Zeit trennten und vereinigten diese Gewässer, es war ein äusserst dynamisches System, das die Artbildung stark begünstigte.

Dass die West-Tethys Region damals ein Hotspot der Artbildung war, ist von Fossilienfunden bekannt. Diese Funde zeigen auch, dass sich dieser Hotspot in den vergangenen 60 Millionen Jahren von der Tethys ins heutige Südostasien verschoben hat. «Unsere Modelle geben nun erstmals eine Erklärung für diese Verschiebung», so Pellissier. «Wegen den plattentektonischen Vorgängen entstanden im Verlauf der Jahrmillionen an verschiedenen Orten neue Lebensräume, andere vereinigten sich oder verschwanden. Diese dynamischen Strukturen förderten die Verschiebung des Artbildungs-Zentrums», so der Landschaftsökologie-Professor.

Vereinigung der Fauna Australiens und Asiens

Die heutige Artenvielfalt in Südostasien ist jedoch nicht ausschliesslich in dieser Wanderbewegung begründet. Vielmehr traf sich dort vor rund 15 Millionen Jahren auch die Meeresfauna der Tethys mit jener Australiens. Diese Begegnung war ebenfalls begünstigt durch die Kontinentalverschiebung, in diesem Fall durch die Verschiebung der australischen Kontinentalplatte Richtung Äquator, wie Pellissier und seine Kollegen zeigen. «Für landlebende Tiere und Pflanzen war diese australoasiatische Begegnung schon bekannt. Wir zeigen jetzt auf, dass es sie auch für tropische Meereslebewesen gab.»

Korallenriffe, welche im Fokus dieser Studie stehen, sind temperaturempfindlich und wegen der Klimaerwärmung weltweit in Gefahr: Das Great Barrier Reef in Australien erlebt derzeit die grösste Korallenbleiche seiner Geschichte. Pellissier: «In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu verstehen, dass die heutigen Riff-Ökosysteme eine sehr lange Geschichte haben. Es brauchte 100 Millionen Jahre, um die ausserordentlich grosse Artenvielfalt aufzubauen, möglicherweise dauert es aber weniger als 100 Jahre, sie zu zerstören.»

Literaturhinweis
Leprieur F et al.: Plate tectonics drive tropical reef biodiversity dynamics. Nature Communications, 6. Mai 2016, doi: 10.1038/ncomms11461

Video: https://youtu.be/uGuKB0a_vyY
Videolegende: Simulation der vergangenen 60 Millionen Jahre. Das Artenreichtum seichter tropischer Riffs ist gelb bis rot markiert. Je stärker rot, desto mehr Arten lebten dort (entsprechend den Simulationen). (Video: Patrice Descombes und Loïc Pellissier)

News und Medienstelle | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Der Salzwasser-Wächter auf der Darßer Schwelle
19.09.2017 | Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

nachricht Zeppelin, Drohnen und Forschungsschiffe untersuchen Wattenmeer und Elbe
19.09.2017 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

Gewässerforscher treffen sich in Cottbus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Alternder Stern bläst Materie von sich

21.09.2017 | Physik Astronomie

TU Ilmenau erforscht innovative mikrooptische Bauelemente für neuartige Anwendungen

21.09.2017 | Energie und Elektrotechnik