Die ersten Herrscher der Meere

Die Meeressaurier vor 250 Millionen Jahren waren erstaunlich moderne Tiere, perfekt an das nasse Element angepasst. Sie entwickelten ähnliche Lebensstile wie heutige Wale. NEBEN DEM KÖNIG des jungen Trias-Meeres hätte ein ausgewachsener Weißer Hai ausgesehen wie eine Forelle neben einem Thunfisch. Seine Waffen waren sechs Zentimeter lange Zähne mit messerscharfen Schneidekanten. Mit diesem Gebiss konnte der Fischsaurier, der vor 240 Millionen Jahren in der überfluteten Region des heutigen US-Staats Nevada sein Unwesen trieb, seine Opfer buchstäblich zerfleischen. „T. rex der Meere” nennen ihn die Entdecker, darunter das deutsche Paläontologen-Paar Nadia und Jörg Fröbisch vom Naturkundemuseum Berlin. Wenige Millionen Jahre zuvor – erdgeschichtlich ein kurzer Zeitraum – waren die Vorfahren des Monsters noch relativ kleine Landtiere. Dann entwickelten sich aus den eidechsenartigen Reptilien fast perfekte Wasserwesen. Wie diese Verwandlung vonstatten ging, ist derzeit eine der spannendsten Fragen der Paläontologie. Zu Beginn des Erdmittelalters (Mesozoikum, vor 250 bis 65 Millionen Jahren) erlebten die marinen Ökosysteme eine Art Revolution: Reptilien begannen, die Ozeane zu dominieren. Der Fischsaurier aus Nevada war der erste Vertreter einer neuen Klasse mariner Raubtiere. Während im Erdaltertum zunächst Wirbellose an der Spitze der Nahrungskette standen – etwa meterlange Seeskorpione –, eroberten im Erdmittelalter die Nachkommen von Landtieren die Ozeane. In Trias, Jura und Kreidezeit verlegten außer den Ahnen der Fischsaurier weitere Reptilien ihr Jagdrevier ins Wasser, zum Beispiel die furchterregend aussehenden Pliosaurier und die Mosasaurier. „Unser Ichthyosaurier war der Erste in dieser Reihe. Das macht ihn so interessant”, sagt Nadia Fröbisch, die das riesige Fossil 2008 zusammen mit Kollegen ausgegraben und inzwischen wissenschaftlich untersucht hat. Warmblütige Wasserdrachen „Wir erleben gerade eine Renaissance der Ichthyosaurier-, Plesiosaurier- und Mosasaurier-Forschung”, sagt Adam Smith vom Natural History Museum im britischen Nottingham. Auch Rainer Schoch vom Staatlichen Museum für Naturkunde Stuttgart sieht Erkenntnisgewinn: „Unser Bild von den Meeresreptilien hat sich in den letzten Jahren grundlegend gewandelt”, berichtet er. Nicht nur ihre Evolutionsgeschichte, sondern auch ihre Lebensweise verstehen die Forscher dank neuer Funde immer besser. So kam kürzlich heraus, dass die Wasserdrachen höchstwahrscheinlich warmblütig waren. Alle erwähnten Gruppen waren lebendgebärend, und sie waren in allen marinen Lebensräumen heimisch. Die Funde mehrerer gigantischer Skelette beflügelten die Forschung zusätzlich. Auf Spitzbergen entdeckten norwegische Wissenschaftler 2006 und 2009 Einzelteile von zwei Pliosauriern, die ihrer Schätzung nach rund 15 Meter lang waren. Allein die paddelförmigen Flossen maßen drei Meter. Ein zuvor in England gefundener Pliosaurier-Kiefer lässt vermuten, dass diese Räuber mehr als viermal so viel wogen wie zu Lande der Tyrannosaurus. Die größte Meeresechse aller Zeiten war wahrscheinlich Shonisaurus, ein über 20 Meter langer Fischsaurier aus dem Erdzeitalter Trias. Ein Skelett wurde 2004 in der kanadischen Westprovinz British Columbia gefunden. Eng verwandt mit den Dinosauriern waren die Meeresechsen nicht. Doch genau wie ihre Vettern an Land waren sie extrem erfolgreich. Der Beginn ihrer Erfolgsstory war das schlimmste Massensterben der Erdgeschichte. Vor etwa 250 Millionen Jahren stürzte eine Umweltkatastrophe das Leben in seine bislang tiefste Krise. In den Meeren starben 90 Prozent aller Arten aus. Der verwaiste Lebensraum war offenbar ein ideales Habitat für Reptilien – eine damals noch relativ junge Gruppe von Landtieren. Gleich mehrere, nicht näher verwandte Arten besiedelten die flachen Küstengewässer rund um den Urkontinent Pangäa. „Die Invasion muss sehr schnell vonstatten gegangen sein, innerhalb von vier bis fünf Millionen Jahren nach dem Ende des Erdzeitalters Perm”, sagt der Paläontologe Jiang Da-yong von der Universität Peking. Die Vorfahren der Fischsaurier machten ihre ersten Schwimmversuche vermutlich schon am Ende des Perm oder in der frühesten Trias, auch wenn bislang noch die Fossilien fehlen, die den Übergang vom Land zum Wasser belegen. „Der erste Fischsaurier, den wir kennen, war gleich perfekt. Er macht fast den Eindruck, als sei er vom Himmel gefallen”, staunt der Stuttgarter Paläontologe Schoch. Die ältesten Arten wie Utatsusaurus oder Chaohusaurus aus Asien erinnern noch an ihre eidechsenähnlichen Vorfahren. Sie waren relativ klein und schlank. Ähnlich wie heute die kleinen Meerechsen auf den Galapagos-Inseln dürften sie sich schlängelnd durchs Wasser bewegt haben. Neben den Fischsauriern tummelten sich in der Trias merkwürdige Wesen mit unaussprechlichen Namen in den Küstengewässern. Torsten Scheyer von der Universität Zürich weiß: „Die Artenzahl mariner Reptilien explodierte geradezu.” Der Forscher hat sich auf eine besonders bizarre Gruppe spezialisiert, die Pflasterzahnechsen (Placodontier). Einige von ihnen sahen aus wie Kreuzungen aus Drache und Schildkröte. Ihre Panzer bestanden aus kleinen Knochenplatten, die wie bei einem Kettenhemd ineinander passten. Breite, flache Zähne Scheyer hat kürzlich die Mikrostruktur der Placodontier-Knochen untersucht und festgestellt, dass sie sehr dicht und schwer waren. Er vermutet, dass dieser Ballast es den Echsen erlaubte, in aufgewühlten Küstengewässern stabil zu schwimmen. Die Placodontier suchten am Meeresboden nach Schalentieren, die sie mit ihren breiten, flachen Zähnen knackten. CT-Scans eines Schädels, die Scheyer kürzlich mit Kollegen in Deutschland anfertigte, brachten unter anderem die Lage des Gleichgewichtsorgans ans Licht. „Diese Tiere hielten den Kopf nicht gerade, sondern schräg nach vorn geneigt, wo sich ihre Nahrung befand”, berichtet der Forscher. Der robuste Körperbau der Placodontier erinnert noch sehr an Landtiere, jedoch: „Die Feinstruktur der Knochen und der Aufbau des Gleichgewichtsorgans zeigen eine starke Anpassung ans Wasser”, sagt Scheyer. Am Ende der Trias, vor 200 Millionen Jahren, starben viele Gruppen der marinen Reptilien aus. Der Meeresspiegel sank, die ausgedehnten Flachmeere verschwanden. Der nachfolgende Jura gilt dennoch als Goldenes Zeitalter der Meeresechsen. Es stellte sich heraus, dass die Arten, die übrig geblieben waren, perfekt an das Überleben auf hoher See angepasst waren. So etwa die Plesiosaurier, die zur Verwandtschaft der bizarren Pflasterzahnechsen zählen. Die gewaltigen Paddler kamen in zwei Varianten vor, mit langem und mit kurzem Hals. „Der lange Hals von Tieren wie Elasmosaurus ist eines der größten Rätsel der Plesiosaurier-Evolution”, sagt Adam Smith. Die Architektur der Wirbel zeigt, dass die Tiere – anders als oft dargestellt – ihren Hals nicht besonders gut bewegen konnten. Fortsätze an der Spitze der Wirbel hemmten zum Beispiel das Heben des Kopfes, auch zur Seite war die Beweglichkeit stark eingeschränkt. Eine elegante Pose wie ein Schwan konnten die Echsen wohl nicht einnehmen. Grasen Am Meeresgrund Viele Forscher denken, dass sich die massigen Tiere dank ihres kleinen, weit vom Körper entfernten Kopfes unbemerkt an Fischschwärme heranpirschen konnten. Ein australisches Forscherteam um Colin McHenry von der University of Newcastle präsentierte 2005 eine andere Theorie: Die Untersuchung zweier Langhals-Echsen mit versteinertem Mageninhalt zeigte, dass die Saurier vor allem Muscheln, Schnecken, Seelilien und Tintenfische verspeist hatten – hartschalige Organismen, die am Meeresboden lebten. Womöglich beugten die Riesensaurier ihren Hals nach unten, um den Grund abzugrasen. Die mit kürzerem Hals ausgestatteten Pliosaurier wie Kronosaurus oder Liopleurodon besaßen ebenso wie die Monster aus Spitzbergen und England einen massiven Schädel voller spitzer Zähne. Sie machten Jagd auf andere Meeresreptilien. „Riesige Pliosaurier sind vom Beginn des Jura bis zum Ende der Kreidezeit bekannt, sie lebten auf der ganzen Welt. Sie waren eine extrem erfolgreiche Gruppe von Mega-Raubtieren”, sagt Adam Smith. Beide Gruppen von Plesiosauriern bewegten ihre meterlangen Flossen abwechselnd vorne und hinten auf und ab. Sie flogen somit gleichsam durchs Wasser. Ihr Körper war kurz und gedrungen, die Rückenwirbel waren versteift, der gesamte Körper hatte eine stromlinienförmige Oberfläche. Die langhalsigen Plesiosaurier waren ausdauernde Langstreckenschwimmer, die ähnlich wie heutige Wale vermutlich weite Reisen durch die Ozeane unternahmen, wie geochemische Untersuchungen zeigen. Die Pliosaurier dagegen hatten etwas größere Flossen und konnten schnell beschleunigen, um ihre Beute überraschend zu attackieren. Auch die Ichthyosaurier entwickelten sich in der Jurazeit zu schnellen und ausdauernden Schwimmern. Als Antriebsquelle benutzten sie ihre halbmondförmige Schwanzflosse, die wie bei Haien senkrecht im Wasser stand. Im Gegensatz zu den gewichtigen Placodontiern setzten die Ichthyosaurier auf Leichtbau. „Sie bauten ihre Knochen teilweise exzessiv ab”, sagt Schoch. Gut sehen im Dunkeln Auf der Jagd nach Tintenfischen drangen sie wohl ebenso weit in die Tiefsee vor wie heute die Wale. Ihre großen, gedrungenen Körper konnten viel Sauerstoff speichern. Die Augen einiger Arten hatten einen Durchmesser von über 20 Zentimetern. Ryosuke Motani von der University of California in Davis, der anhand des Knochenrings in den Augen von Ichthyosauriern die Blendenzahl errechnete, kommt zu dem Schluss, dass die Tiere in der Dunkelheit mindestens so gut sehen konnten wie Katzen. So konnten sie ihre Beute selbst in der Finsternis der Tiefsee aufspüren. Auch an niedrige Temperaturen waren die marinen Echsen des Erdmittelalters bestens angepasst. Eine Untersuchung von Forschern um Aurélien Bernard von der Universität Lyon zeigt, dass sowohl Ichthyosaurier als auch Plesiosaurier ihre Körpertemperatur regulieren und bei etwa 35 Grad Celsius konstant halten konnten. Selbst auf Höhe des Polarkreises (die Pole waren damals allerdings eisfrei) tummelten sich im Jura riesige Meeresechsen, wie 2004 begonnene Grabungen auf Spitzbergen beweisen. Die Inselgruppe lag während des Jura etwa auf dem 65. Breitengrad. Jørn Hurum von der Universität Oslo und seine Kollegen entdeckten dort Hunderte Saurier-skelette und zahlreiche Ammoniten – aber keine Fische. Nun sind die Forscher dabei, die Fossilfunde auszuwerten und herauszufinden, wie das subpolare Ökosystem des Jura-Meeres ausgesehen haben mag. Ein weiteres Paradies für Meeresechsen lag im heutigen Baden-Württemberg. „Nirgendwo auf der Welt sind solche Massen von Fischsaurier-Fossilien gefunden worden wie hier”, berichtet Rainer Schoch. Gut 5000 Exemplare, viele hervorragend erhalten, haben die Jura-Schichten Südwestdeutschlands bereits freigegeben. Im flachen Randmeer des Ozeans Tethys fehlten große Pliosaurier. Riesige Fischsaurier beherrschten stattdessen das Habitat. „Wir finden immer wieder zerbissene Krokodile, die offenbar von Ichthyosauriern angegriffen wurden”, sagt Schoch. Keine Eier mehr gelegt Die Giganten kamen nicht einmal mehr an Land, um Eier abzulegen. Spektakuläre Fossilien, unter anderem aus Holzmaden südöstlich von Stuttgart, zeigten bereits in den 1990er-Jahren, dass Fischsaurier lebendgebärend waren. 2011 fanden die US-Forscher Robin O’Keefe und Luis Chiappe einen Beleg dafür, dass es bei den Plesiosaurier genauso war. Die Forscher untersuchten ein Fossil der Art Polycotylus latippinus, das schon seit 1987 unbearbeitet im Keller eines Museums lag. Im Bauch des 4,50 Meter langen Tieres entdeckten die beiden einen 1,50 Meter langen Embryo. Während Fischsaurier häufig bis zu fünf relativ kleine Junge zur Welt brachten, scheinen die Plesiosaurier nur jeweils ein einziges großes Baby ausgetragen zu haben. Die Wissenschaftler schließen daraus, dass Plesiosaurier sich intensiv um ihren Nachwuchs kümmerten und womöglich in Gruppen zusammenlebten. Die vielen Parallelen zwischen den Meeresechsen und heutigen Meeressäugern faszinieren Ryosuke Motani: „Große, luftatmende Wirbeltiere haben offenbar nur eine begrenzte Zahl von Möglichkeiten, um mit dem Leben im Meer fertig zu werden.” Der Rückweg vom festen Grund ins Wasser scheint einfacher zu sein als die Eroberung des Landes: Während Wirbeltiere das Meer im Devon zum ersten und einzigen Mal verließen, kehrten seitdem mindestens 15 Gruppen von Reptilien und Säugetieren unabhängig voneinander in die Ozeane zurück. „Ein Vorteil scheint die Körpergröße zu sein”, sagt Motani. „Die frühen Invasoren unter den Reptilien des Erdmittelalters qualifizierten sich von Anfang an als Raubtiere.” Unerklärliches Verschwinden Dennoch währte die Erfolgsgeschichte der Meeresechsen nicht ewig: Bereits vor etwa 90 Millionen Jahren, also 25 Millionen Jahre vor dem Ende der landlebenden Dinosaurier, starben die Fischsaurier plötzlich aus. „Ihr Verschwinden können wir nicht erklären”, sagt Rainer Schoch. Adam Smith kann sich vorstellen, dass neue Konkurrenten den Ichthyosauriern das Leben schwer machten. Das könnten die Mosasaurier (Maas-Echsen) gewesen sein, bis zu 17 Meter lange Verwandte der Schlangen. Einige dieser schrecklichen Räuber verschlangen wohl selbst Haie in einem Stück. Ihr Unterkiefer hatte ein zusätzliches Gelenk, sodass sie ihr mit Zähnen gespicktes Maul weit aufreißen konnten. Auch sie passten sich schnell ans Wasser an, wie ein Team um Johan Lindgren von der Universität Lund in Schweden kürzlich berichtete: Innerhalb von zehn Millionen Jahren hatten sie einen stromlinienförmigen Körperbau und eine sichelförmige Schwanzflosse entwickelt – genau wie die Fischsaurier. Am Ende verschwanden aber auch diese Meeresdrachen vor 65 Millionen Jahren von der Erde. Nur eine kümmerliche Zahl von Reptilien lebt heute noch überwiegend im Meer: 50 Seeschlangen- arten und 7 Arten von Meeresschildkröten. Star ungezählter Naturfilme ist der tauchende Leguan der Galapagos-Inseln. Mit seinen Vorgängern aus dem Mesozoikum kann er freilich nicht mithalten. Wenn die kleine Echse eine halbe Stunde im Meer an Algen geknabbert hat, muss sie schnell an Land und sich ausgiebig in der Sonne wärmen. ■ von Ute Kehse Kompakt · Die Echsen des Erdmittelalters eroberten innerhalb weniger Millionen Jahre das Meer. · Sie waren Warmblüter und brachten lebende Junge zur Welt. Gut zu wissen: Meeressaurier Reptilien haben einige Vorteile im Wasser: Sie vertragen recht niedrigere Körpertemperaturen, verbrauchen wenig Sauerstoff und halten Sauerstoffmangel gut aus. Daher können sie im Schnitt länger tauchen als Säugetiere gleicher Körpermasse. Schon im Erdzeitalter Perm, vor etwa 290 Millionen Jahren, besiedelten erste, noch primitive Reptilien das Wasser. Die Mesosaurier (Mittelechsen), recht kleine Vierbeiner, ähnelten Krokodilen. Im Erdmittelalter (Mesozoikum, vor 250 bis 65 Millionen Jahren) gab es über ein Dutzend Gruppen mariner Echsen. Da alle von Landbewohnern abstammten, mussten sie wie Säugetiere an der Wasseroberfläche Luft holen. Die erfolgreichste Gruppe waren die Flossenechsen (Sauropterygia), die das gesamte Mesozoikum überdauerten – 185 Millionen Jahre. Dazu gehörten während der Trias (vor 250 bis 200 Millionen Jahren) so verschiedene Arten wie die gepanzerten Placodontier, die mittelgroßen Nothosaurier, die ähnlich wie heutige Robben lebten, und die Pistosaurier, die den Plesiosauriern ähnelten. Diese riesigen Reptilien waren ab der Jura- Ära (vor 200 bis 145 Millionen Jahren) die einzigen Flossenechsen. Die Ichthyosaurier (Fischechsen) traten schon zu Beginn der Trias auf. Ihre größte Vielfalt erreichten sie während des unteren Jura. Erst während der Kreidezeit (vor 145 bis 65 Millionen Jahren) wagten sich die Mosasaurier ins Wasser. Sie nahmen vor etwa 90 Millionen Jahren den Platz der ausgestorbenen Fischsaurier ein. Vor 120 Millionen Jahren wurden auch einige Schildkrötenarten zu Wasserbewohnern.