Erfolg und Aussterben pycnodonter Fische (Neopterygii, Pycnodontomorpha)

Pycnodonte Fische sind eine altertümliche und ursprüngliche Gruppe ausgestorbener Fische. Ihr Ursprung liegt ca. 227 Millionen Jahre zurück und sie waren 175 Millionen Jahre lang eine äußerst erfolgreiche Fischgruppe. Sie überlebten die großen Aussterbeereignisse an der Trias/Jura- und der Kreide/Paläogen-Grenze. Im frühen Eozän vor ca. 52 Millionen Jahre verschwanden sie schließlich endgültig. Auf Grund ihres Vorkommens in flachmarinen, küstennahen Gewässern und Riffen werden Pycnodontier oft als Korallenfische betrachtet. Während des Mesozoikums entstanden viele neue Arten mit unterschiedlichen Bauplänen. Die Gründe für ihre rasche Evolution, ihren Erfolg über diesen langen Zeitraum und auch ihre mögliche Dominanz über andere Fischgruppen in gleichen Habitaten, mögliche Größenverteilung aufgrund ontogenetischer Verschiebungen, Gründe für Diversitätsschwankungen, und ihr Aussterben gleichzeitig mit dem Entstehen von modernen Fischgruppen, die heute wesentliche Faunenelemente von Korallenriffen darstellen sind nach wie vor unklar und bisher nicht mit modernen Methoden untersucht worden. Wir beabsichtigen herauszufinden, ob eine Korrelation zwischen Diversitätsmustern, Erfolg und biotischen Faktoren, speziell Konkurrenz durch Fische mit ähnlichen ökologischen Ansprüchen, existiert, die es Pycnodontiern ermöglichte, ihre Nischen während des Mesozoikums erfolgreich zu besetzen aber auch ob diese Konkurrenz letztendlich doch für ihr Aussterben im Eozän verantwortlich war. Um diese Fragen zu beantworten ist es notwendig, einen multidisziplinären paläobiologischen Ansatz zu verfolgen, der es uns ermöglicht, morphologische Veränderungen, Anpassungen und die ökologische Funktion zu erforschen, um so mögliche Konkurrenzmuster zwischen Pycnodontiern und Fischen mit ähnlichen Adaptionen zu identifizieren. Hierfür werden wir die verwandtschaftlichen Beziehungen der Pycnodontier analysieren, die Qualität der Fossilüberlieferung untersuchen, um die Zuverlässigkeit der Daten für die Analyse evolutionärer Fragestellungen zu ermitteln und die ökologische Rolle von Pycnodontiern auf Grund von Morphospaceanalysen innerhalb der von ihnen besetzten Lebensräumen im Laufe der Zeit erforschen. Dadurch sind wir auch in der Lage, mögliche Größenverteilungen, die durch Konkurrenz zwischen Pycnodontiern und anderen Fischen entstehen sowie die Zusammenhänge zwischen morphologischen Veränderungenund ArtenveränderungendurchdieZeit (Chronophylomorphospace) zu verstehen. Dieses Projekt wird somit erheblich unser Verständnis von makro- und kovolutionären Mustern von Fischen durch die Integration verschiedener Aspekte in der Tiefenzeit erweitern. Wir erwarten, dass die Ergebnisse unser Wissen darüber, wie bestimmte Organismengruppen über andere dominieren signifikant vergrößern. Zusätzlich erwarten wir zusätzliche Einblicke in die Mechanismen für evolutionären Erfolg und die Ökologie ausgestorbener Fische, aber auch für die Ursachen und die Auslöser von Aussterbeereignissen aquatischer Wirbeltiere erhalten. Innovative Aspekte dieses Projekts sind somit die integrierten Ansätze und analytische Verfahren sowie die Anwendung moderner Methoden. Dr. J. Kriwet und J.J. Cawley, MSc (PhD student position für hier) leitet dieses Projekt. 1

Pycnodonte Fische sind eine ausgestorbene Gruppe sehr erfolgreicher Strahlenflosser mit einem Fossilnachweis, der fast 175 Millionen Jahre umfasst. Diese Fische mit tiefem, seitlich zusammengedrücktem Körper und kräftigen Kiefern waren in der Vergangenheit die vorherrschenden Fische mit hoch-spezialisiertem Knackgebiss. Im Erdmittelalter (Mesozoikum) besiedelten sie hauptsächlich Riffe und flache subtropische bis tropische Meeresgebiete. Eine gängige Hypothese besagt, dass Pycnodontier vor 54 Millionen Jahren von den modernen Acanthomorphen, die sich zu der Zeit begannen, in zahlreiche evolutive Linien aufzuspalten und heute die vorherrschende Fischgruppe sind, verdrängt wurden und schließlich ausstarben. Ziel dieses Projekts war es, zu analysieren, warum Pycnodontier über lange geologische Zeiträume so erfolgreich waren, und abiotische (z.B. Paläotemperatur, Meeresspiegelschwankungen) und biotische Faktoren (z.B. Konkurrenz) zu ermitteln, die für ihren Erfolg, aber auch für ihr endgültiges Aussterben verantwortlich waren. In modernen Ökosystemen ist die Nischenaufteilung eine übliche Reaktion auf zunehmende Konkurrenz, und man kann annehmen, dass die Nischenaufteilung auch in der Tiefenzeit dafür verantwortlich war, Konkurrenz zu vermeiden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Pycnodontier nicht mit anderen Fischen um Ressourcen konkurrierten, weil sie an hartschalige Beutetiere angepasst waren, was auf Nischenaufteilung hindeutet. Nischenaufteilung kann auch innerhalb der Pycnodontier beobachtet werden, um innergruppliche Konkurrenz zu vermeiden. Es ist auch offensichtlich, dass die acanthomorphen Fische die Pycnodontier nicht verdrängten, da sie an andere Beute angepasst waren, auch wenn sie zeitweise ähnliche Lebensräume besiedelten. Um weitere mögliche Ursachen für das Aussterben der Pycnodonten zu untersuchen, wurde die Vielfalt der Pycnodonten mit den zeitlichen Veränderungen der Meeresoberflächentemperatur und des Meeresspiegels verglichen, die jedoch auch kaum negative Auswirkungen auf ihre Vielfalt hatten. Der Verlust von Lebensraum wie Riffflächen, die im Laufe der Zeit zurück gingen könnte zum Aussterben der Pycnodontier beigetragen haben. Darauf deutet auch der parallel Rückgang der Pycnodontiervielfalt hin. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass die lange, erfolgreiche Evolutionsgeschichte der Pycnodontier letztlich zu einer genetischen Verarmung und letztendlich zu ihrem Aussterben führte. Es wurden auch neue, bisher unbekannte Taxa entdeckt, die es zum ersten Mal ermöglichten, geschlechtlichsmorphologische Unterschiede und ontogenetische Veränderungen bei der Habitatnutzungen zu identifizieren. Diese neuen Taxa belegen auch eindrücklich einen engen Zusammenhang zwischen räumlicher Verbreitung von Pycnodontiern und klimatischer Entwicklung. Speziell Klimaerwärmung führte zu einer Vergrößerung ihres Verbreitungsgebietes. Dieses Projekt lieferte somit tiefe Einblicke in die Mechanismen, die dem Erfolg, aber auch dem Niedergang einer wichtigen marinen Fischgruppe über lange geologische Zeiträume zugrunde liegen. Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Evolutionsgeschichte, aber auch ökologischen Interaktionen über lange Zeiträume zu berücksichtigen, um das Aussterberisiko und die zugrundeliegenden Ursachen für die Veränderungen der Vielfalt heutiger Meeresfische zu verstehen. Damit leisten die hier gewonnen Ergebnisse einen wichtigen Beitrag zu verschiedenen Forschungsrichtungen und eröffnen auch vielversprechende neue Forschungsansätze.