Schon der deutsche Naturforscher Alexander von Humboldt stellte Anfang des 19. Jahrhunderts einen Breitengradient bei der Artenvielfalt fest: Je näher am Äquator, desto größer die Vielfalt. Die Ursachen dafür sind allerdings bis heute nicht vollständig verstanden. Die einfache Annahme „je wärmer, desto mehr Arten“ greift Studien zufolge zu kurz. Denn in diesem Fall hätte die Artenvielfalt in Warmphasen der Vergangenheit höher sein müssen als in Kaltphasen. Das trifft aber nicht immer zu.
Fossile Foraminiferen verraten Verschiebung
Zwei Forschungsteams haben nun unabhängig voneinander neue Puzzleteile zur Lösung der Frage beigetragen. Dazu werteten beide unterschiedliche Aspekte eines großen Datensatzes zu fossilen Meeresorganismen aus, den sogenannten planktischen Foraminiferen. Dabei handelt es sich um Einzeller mit einer kalkhaltigen Schale, die bis heute eine wichtige Grundlage mariner Nahrungsnetze bilden. Da die Schalen der Foraminiferen als Mikrofossilien im Meeressediment erhalten bleiben, gibt es detaillierte fossile Belege, die bis ins Kambrium vor rund 560 Millionen Jahren zurückreichen. In dem Datensatz Triton, der 2021 veröffentlicht wurde, sind mehr als eine halbe Million Foraminiferen-Spezies erfasst, deren Fossilien bei international koordinierten Meeresbohrungen in allen Ozeanen der Erde gesammelt wurden. „Die fossilen Aufzeichnungen der planktischen Foraminiferen stellen ein unglaubliches biologisches Archiv dar“, sagt Adam Woodhouse von der University of Texas in Austin.
Gemeinsam mit seinem Team analysierte er den Datensatz unter der Fragestellung, wie sich die Vielfalt der Foraminiferen in verschiedenen Breitengraden im Laufe der Jahrmillionen verändert hat. Dabei kategorisierten die Forscher die einzelnen Spezies nach ihren äußerlichen und ökologischen Merkmalen. „Ökogruppen und Morphogruppen sind über die gesamte Erdneuzeit hinweg konsistente Gruppen“, erklärt Co-Autor Anshuman Swain von der University of Maryland. „Sie haben also Vorteile gegenüber Artenstudien, die auf uneinheitlichen Gruppen basieren. Das macht es einfacher, Vorhersagen anhand von Merkmalen statt anhand von Arten zu treffen.“ Für 17 Morphogruppen und sechs Ökogruppen verfolgten die Forscher anhand der Fossilien, wie sie sich innerhalb der letzten 15 Millionen Jahre geographisch verteilt haben.
Dabei stellten sie fest, dass die Gruppen zunächst in ähnlichem Maße über den Planeten verteilt waren. Mit der Zeit jedoch verschob sich die Vielfalt immer weiter Richtung Äquator – insbesondere während der letzten acht Millionen Jahre. Diese Verschiebung fiel mit der Bildung der polaren Eisschilde zusammen und wurde nach Ansicht der Forscher wahrscheinlich durch diese Klimaveränderung ausgelöst: Ökologische und morphologische Gruppen an den Polen starben aus oder wanderten gen Äquator, während die Vielfalt am Äquator durch zuwandernde und neu entstehende Lebensgemeinschaften zunahm.
