Erste Pferde Durch Erwärmung Des Klimas Geschrumpft

Die Größe der frühesten Pferde folgte den alten Temperaturen durch den großen Klimawandel und fügte Beweise für eine jahrhundertealte Evolutionstheorie hinzu.

Die ersten Pferde in Nordamerika hätten sich in der Triple Crown nicht behaupten können. Mit nur etwa 5,6 Kilogramm kam die Sifrhippus-Sandrae vor etwa 56 Millionen Jahren in der Größe eines kleinen Hundes auf die Bühne.

Aber dann passierte eine lustige Sache. In den nächsten 130.000 Jahren während des Paläozän-Eozän-Wärmemaximums wurden diese kleinen Pferde noch kleiner und erreichten die winzige Größe von 3,9 Kilogramm - etwa 30 Prozent weniger als ihr ursprüngliches Gewicht. Nur 45.000 Jahre später hatte die Gattung jedoch bis zu sieben Kilogramm zugenommen. Und die Pferde waren nicht die einzigen. Viele andere Säugetiere in der Region folgten demselben Muster.

Die Größe dieser Tiere ist wahrscheinlich auf den relativ schnellen Klimawandel zurückzuführen, schlagen die Autoren einer neuen Studie vor, die am Donnerstag in Science online veröffentlicht wurde.

Die Studie "unterstreicht die Bedeutung der Temperatur für die Evolution, insbesondere für die Evolution von Säugetieren", sagt Felisa Smith, Professorin für Biologie an der Universität von New Mexico in Albuquerque, die einen Aufsatz über die Ergebnisse in derselben Ausgabe der Wissenschaft verfasst hat. Und es fügt eine neue hochauflösende Verfolgung von Körpergröße und -temperatur während einer entscheidenden und langen Rätselzeit in der geologischen Geschichte hinzu.

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Ich schaue dem kleinen Pferd in den Mund

Die Forscher verfügten nicht über vollständige Skelette, die für alle Tiere gemessen werden konnten. Um die Größe der Pferde im Laufe der Zeit zu verfolgen, betrachteten sie ihre Zähne, insbesondere ihre Backenzähne. "Es stellt sich heraus, dass Zähne viel besser sind als Oberschenkelknochen", sagt Smith. Ein Beinknochen "sagt etwas über die Größe aus, aber die Zähne sind viel besser." Und was die Zähne angeht, sagt sie: "Das Beste, was man wissen muss, ist der Bereich des ersten Backenzahns."

Die Zähne stammen aus einem fossilreichen Gebiet namens Cabin Fork in Wyoming und sind Teil einer umfangreichen Sammlung an der Universität von Florida, die zum Teil vom Studienkoautor Jonathan Bloch, einem assoziierten Kurator für Paläontologie bei Wirbeltieren, erbaut wurde. Aus der Sammlung konnte das Forscherteam die Größe von etwa 44 kleinen erwachsenen Pferden schätzen.

Etwa 40 Prozent der anderen Säugetiere in der Region scheinen ein ähnliches Schrumpfen und anschließendes Wachstum verzeichnet zu haben, stellt Co-Autor Ross Secord fest, ein Paläontologe für Wirbeltiere an der Universität von Nebraska-Lincoln. Sie blieben jedoch bei den kleinen Pferden, weil sie viel solidere Aufzeichnungen hatten, anhand derer die Proben genau datiert werden konnten.

Die Forscher verwendeten Sauerstoffisotope, die Süßwasser in den Fossilien hinterlassen hatte, um die mittlere Jahrestemperatur ab dem Zeitpunkt zu messen, an dem die Tiere gelebt hatten. Insbesondere untersuchten sie die Isotope von Zähnen eines großen, in Wasser lebenden Säugetiers Coryphodon. Mit diesen Isotopenwerten "erhalten Sie ein kleines, winziges Fenster, wie hoch die Temperatur zu dieser Zeit war", sagt Smith.

Diese genaue Lektüre hat Smith und andere begeistert, die über die Jahrhunderte hinweg die Tiergröße verfolgt haben. "Obwohl wir wussten, dass die Temperatur ein Maximum für die Körpergröße festlegen könnte", sagt Smith, stellen die neuen Erkenntnisse tatsächlich einen Mechanismus dar - und dies auf sehr detaillierte Weise. Sie zeigen, "wie Tiere an einem bestimmten Ort an einem bestimmten Ort auf eine bestimmte Temperatur reagierten." bestimmte Zeit.".

Unterstützung von Bergmanns Regel

Das Konzept, dass die durchschnittliche Umgebungstemperatur wahrscheinlich die Körpergröße beeinflusst, ist nicht neu. Naturforscher haben diesen Trend lange Zeit geografisch beobachtet, aber wie Smith bemerkt, präsentieren Secord und seine Kollegen ein starkes Argument dafür, dass die Korrelation über eine tiefe archäologische Zeit hinweg auftritt.

Und die Mechanismen hinter dieser Theorie, bekannt als Bergmanns Regel, wurden seit Mitte des 19. Jahrhunderts, als sie eingeführt wurde, heftig diskutiert.

Ein Argument besagt, dass die Temperatur die Körpergröße beeinflusst, um sich kühl zu halten oder warm zu bleiben. Mit zunehmendem Gesamtvolumen eines Objekts nimmt die relative Oberfläche ab. Diese Beziehung ist praktisch, wenn Sie in hohen Breiten leben und ein Säugetier sind, das so viel Wärme wie möglich behalten muss. Wenn Sie jedoch in den Tropen leben und versuchen, eine Überhitzung zu vermeiden, sollte es besser sein, eine kleinere Körpergröße zu haben, die eine relativ größere Oberfläche bietet, durch die Wärme abgegeben werden kann.

Diese direkte Temperaturkorrelation ist jedoch möglicherweise nicht die einzige Kraft, die bei den Minipferden am Werk ist. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Temperatur und insbesondere der atmosphärische Kohlendioxidgehalt die Körpergröße stärker beeinflussen, indem sie indirekt die Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und den Nährstoffgehalt beeinflussen.

Das anhaltende Schrumpfen dieser Pferde über Zehntausende von Jahren deutet jedoch auf eine tiefere genetische Veränderung hin, die über Generationen hinweg Bestand hatte. "Wir können nicht sagen, dass es keine Wirkung hatte", sagt Secord über die Ernährungsumstellung. Aber er bemerkt, "wir haben in diesen Intervallen einige Schwankungen von nass zu trocken zu nass zu trocken gesehen, und die Körpergrößen dieser Tiere ändern sich nicht" parallel dazu. Stattdessen folgten die Größen der Tiere dem einzelnen Auf und Ab der Durchschnittstemperaturen.

Eine kleinere, heißere Zukunft?

Die neuen Erkenntnisse haben Auswirkungen darauf, tiefer in die Vergangenheit einzutauchen und in unsere wärmere Zukunft zu blicken. Smith schlägt vor, die Daten zu verwenden, um mehr über die anderen Organismen in Sifrhippus 'Welt zu erfahren und festzustellen, ob sie weitgehend demselben Muster folgen. "Was ist mit den Raubtieren?" Sie fragt. "Gab es einige Abstammungslinien, die auf andere Weise reagierten? Ich denke, das wäre phänomenal interessant."

Bevor wir verstehen können, was der Klimawandel in der Vergangenheit für mehr Tiere bedeutete, "muss noch viel mehr an modernen Tieren gearbeitet werden", sagt Secord. Alte Tiere könnten uns jedoch einen Einblick geben, wie moderne Tiere mit unserem vorhergesagten Klimawandel umgehen könnten.

Obwohl die Ära, die Secord und seine Kollegen untersuchten, einen ähnlichen Temperaturanstieg (fünf Grad Celsius oder mehr) erlebte, wie er für die nahe Zukunft vorhergesagt wird (vier Grad Celsius), weist er darauf hin, dass die alten Tiere Zehntausende von Jahren Zeit hatten, sich anzupassen zu wechselnden Temperaturen - und nicht nur Jahrhunderte.

"Die Frage ist jetzt, in den nächsten ein oder zwei Jahrhunderten, werden wir eine Verschiebung der Körpergröße sehen?" Fragt Secord. "Werden sie sich schnell genug anpassen können?" Er hofft, dass viele Arten Schritt halten können, insbesondere solche mit kürzeren Generationen. Viele Vogelarten sind in den letzten Jahrzehnten bereits kleiner geworden.

Und wenn Tiere mit dem zukünftigen Klimawandel Größenänderungen erfahren, wie Secord betont, werden wir keine kleineren Rennpferde sehen - es sei denn, wir züchten sie auf diese Weise. "Dies ist sicherlich etwas, das auf wilde Tiere beschränkt sein wird", sagt er. "Alles, was eine Möglichkeit hat, Temperatur oder Ernährung künstlich zu regulieren, wird es aus dem Kreislauf nehmen." Das würde sicherlich auch für Jockeys und den Rest von uns Menschen gelten.

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