Warum die Artenvielfalt plötzlich explodierte

Beispiele von ältesten schalentragenden Fossilien aus dem frühen Kambrium. Quelle: Bild: Lin Na (idw)

Vor rund 540 Millionen Jahren explodierte die Artenvielfalt auf der Erde: Innerhalb kurzer Zeit entstanden unzählige neue Arten, fast gleichzeitig entwickelten sich die Vorfahren der heutigen großen Tiergruppen. Wie kam es zu dieser rasanten Entwicklung? Diese Frage beschäftigt Paläontologen rund um die Welt seit Jahrzehnten. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) haben nun bestehende Theorien bestätigt: Extreme Nischenbildung und tektonische Plattenverschiebungen sind für die Entstehung des Artenreichtums verantwortlich. Ihre Ergebnisse haben die Forscher jetzt in dem renommierten Fachjournal PNAS* veröffentlicht.

Sie war der große Anschub für die Entwicklung des Lebens auf der Erde: Die Kambrische Explosion brachte vor 451 Millionen Jahren, zu Beginn des Erdzeitalters Kambrium, in einem geologisch gesehen relativ kurzen Zeitraum von 5 bis 10 Millionen Jahren die Vorkommen aller heutigen großen Tiergruppen hervor. Um herauszufinden, wie es zu diesem Ereignis kam, haben Wissenschaftler des Geozentrums Nordbayern der FAU eine große Datenbank von Fossilien aus dem kambrischen Erdzeitalter ausgewertet. Sie analysierten die biologische Vielfalt aller bekannten Spezies aus dieser Zeit auf lokaler, regionaler und globaler Ebene, um die ökologischen Prinzipien zu verstehen, die zur Kambrischen Explosion führten.

Ursachen? Nischenbildung und Plattentektonik

„Wir haben herausgefunden, dass zwar auch die Anzahl der Arten innerhalb von lokalen Lebensgemeinschaften im frühen Kambrium angestiegen ist, dies aber nicht der Hauptgrund war für die Entwicklung der Artenvielfalt auf globaler Ebene“, sagt Lin Na vom Lehrstuhl für Paläoumwelt an der FAU. Viel wichtiger sei stattdessen die unterschiedliche Entwicklung zwischen verschiedenen Populationen gewesen. Demnach passten sich die Tierarten zunehmend an ihren Lebensraum an, engten ihre ökologische Nische damit ein. Das Ergebnis: Die einzelnen Populationen entwickelten sich ihren Umgebungen entsprechend zu neuen Arten weiter. Dabei spielten auch Raubtiere eine wichtige Rolle, wie Prof. Dr. Wolfgang Kießling, Inhaber des Lehrstuhls für Paläoumwelt, erklärt: „Räuber hielten die Populationsgrößen klein und verhinderten damit übermäßig starke Konkurrenz um Ressourcen. Gleichzeitig zwangen sie die Arten aber dazu, immer neue Wege zu gehen, um einerseits dem Gefressenwerden zu entgehen, andererseits, um mit immer ausgefeilteren Methoden Beute zu machen.“

Dieses biologische Wettrüsten kontrollierte die Artenvielfalt auf lokaler und regionaler Ebene. Auf globaler Ebene trieb jedoch ein anderer Faktor die Entwicklung der Arten entscheidend voran: die Plattentektonik. Zu Beginn des Kambriums brach ein alter Superkontinent, Pannotia, auseinander. Von da an trennten tiefe Meere die Teile des Festlands, die verschiedenen Meeresbewohner entwickelten sich getrennt voneinander weiter. „Wir haben einen starken Anstieg festgestellt beim Provinzialismus: Die Artenzusammensetzung unterschied sich zwischen den alten Schelfmeeren der Kontinente immer stärker. Dies könnte der Hauptgrund sein, warum die Gesamtzahl an Arten so stark angestiegen ist“, sagt Lin Na.

Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (idw)