Fische der Urzeit hatten Kiefer wie mittelalterliche Waffen
Wissenschaftler haben herausgefunden, wie urzeitliche Panzerfische vor mehr als 400 Millionen Jahren mit überraschend unterschiedlichen Kiefern jagten und ihre Beute zermalmten, was neue Erkenntnisse über die frühe Evolution liefert.
Forscher der Flinders University haben eine neue Studie veröffentlicht, in der untersucht wird, wie urzeitliche gepanzerte Fische, sogenannte Plakodermen, in einem urzeitlichen Riff im heutigen Norden von Westaustralien Beute gefangen haben dürften.
Gepanzerte Fische entwickelten Kieker, die sowohl zermalmen als auch durchbohren können
Lange vor den Dinosauriern entwickelten diese wilden Fische zermalmende Kiefer und scharfe Zähne, um in den Urmeeren zu überleben. Das Team war überrascht, als es feststellte, dass diese Fische zwei verschiedene Methoden entwickelt hatten, um in andere gepanzerte Beutetiere zu beißen.
„Die Placodermen experimentierten in der frühen Evolutionsgeschichte der Wirbeltiere mit einer außergewöhnlichen Vielfalt an Kieferformen und Beißorganen“, sagte Dr. Alice Clement, eine ARC Future Fellow. „Sie bieten eine seltene Gelegenheit, zu verstehen, wie sich einige der ersten Kiefer an unterschiedliche Ernährungsweisen anpassten.“
Die kleineren Arten nutzten breite, flache Mahlplatten, um ihre Beute im Ganzen zu zermalmen; größere Arten entwickelten waffenähnliche Zähne, mit denen sie Tiere mit Panzer durchbohrten und zerbrachen, die zu groß waren, um sie im Ganzen zu verschlingen.
„Wir wissen, dass Tiere, die sich von harter Nahrung ernähren, in der Regel stärkere Kiefer und breitere, flachere Zerkleinerungsflächen entwickeln, aber genau das haben wir bei dieser Analyse nicht festgestellt“, sagte Dr. Clement vom Flinders Palaeontology Lab.
Das Team nutzte eine neue Methode der Finite-Elemente-Analyse, bei der computergestützte Simulationen und eine dreidimensionale Analyse ihrer Bissflächen zum Einsatz kamen, um zu verstehen, wie acht dieser Arten vor etwa 385 Millionen Jahren ihre Beute fraßen.
Dr. Rex Mitchell, der Erstautor der Studie, untersucht die Zusammenhänge zwischen den Schädeln von Tieren und ihrer Ernährung, um ökologische und evolutionäre Prozesse zu erklären.
„Im Gegensatz zu vielen heute lebenden Tieren, einschließlich des Menschen, verfügten die Placodermen nicht über einen einzigen Unterkieferknochen. Stattdessen bestanden ihre Kiefer aus paarweise angeordneten, durch Knorpel gestützten Knochenplatten, deren Oberflächen von breiten Zerkleinerungsplatten bis hin zu scharfen Schneidkanten mit zahnähnlichen Strukturen reichten“, erklärte Dr. Mitchell vom College of Science and Engineering der Flinders University.
Das Team führte digitale Bisssimulationen an 3D-Modellen der fossilen Kieferknochen durch, um zu ermitteln, wie diese die Beißkräfte aufgenommen hätten, und verglich die Ergebnisse anschließend mit der Komplexität der jeweiligen Bissflächen.
Sie stellten fest, dass sowohl die größten als auch die kleinsten Placodermen über die stärksten Kiefer verfügten, um harte Beute zu bewältigen, obwohl sie unterschiedliche Beißwerkzeuge einsetzten.
„Das war eine interessante Überraschung“, sagte der Doktorand und Mitautor Austin Fitzpatrick. „Sowohl die kleinsten als auch die größten Tiere hatten kräftige Kiefer entwickelt, aber sie hatten das Problem der Verarbeitung härterer Nahrung auf völlig unterschiedliche Weise gelöst.“
Die Forscher vermuten, dass die Antwort im Verhältnis zwischen der Körpergröße von Raubtier und Beute liegt, wenn es darum geht, gepanzerte Beute mit harter Schale zu beißen.
Kleinere, gepanzerte Beutetiere konnten im Ganzen gefressen und zwischen flachen Bissplatten zerkleinert werden; größere Beutetiere mussten hingegen vor dem Verschlucken in kleinere Stücke zerbrochen werden. Dies würde komplexere Zahnstrukturen erfordern.
Die größte der untersuchten Arten wies Zähne auf, die entlang eines knöchernen Kamms angeordnet waren und so eine Struktur bildeten, die mittelalterlichen panzerbrechenden Waffen wie Streitäxten und Kriegshämmern ähnelte. Dies lässt darauf schließen, dass die Fische ihre Kiefer dazu nutzten, die Schalen aufzustechen, bevor sie diese in kleinere Stücke zerbrachen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Nahrungsaufnahme harter Objekte bei den frühesten Kieferwirbeltieren nicht durch eine einzige evolutionäre Lösung erreicht wurde. Stattdessen brachte die Evolution vielfältige Kieferkonstruktionen hervor, die es den Placodermen ermöglichten, in urzeitlichen Riffökosystemen unterschiedliche Beutetiere zu fressen.
Entdeckung einiger der verwendeten Fossilien
Der Mitautor und emeritierte Professor der Flinders University, John Long, arbeitet seit über vier Jahrzehnten an der Fossilienfundstätte in Westaustralien und hat einige der in der Studie verwendeten Fossilien entdeckt.
„Seit 2013 werden Plakodermen direkt mit unserer Evolution in Verbindung gebracht, da sie den Anfang der Entwicklungslinie bilden, die von den Fischen zum Menschen führt. Das Verständnis der Plakodermen ist nun von entscheidender Bedeutung, um die Ursprünge des menschlichen Körperbaus aufzudecken“, sagte Professor Long.
„Unsere Arbeit trägt zu einem immer umfassenderen Bild der Nischenaufteilung und ökologischen Spezialisierung im urzeitlichen devonischen Riff während des sogenannten ‚Zeitalters der Fische‘ bei, das heute als die lange Entwicklungslinie anerkannt ist, die von den Fischen zum Menschen führt.“
Artikelreferenz
Mitchell, D. R., Trinajstic, K., Long, J. A., Fitzpatrick, A. N., Bland, J., & Clement, A. M.. (2026). Hard-object feeding adaptations infer relative predator-prey size relationships in devonian placoderms.