Massensterben II: Überlebende

Wenn Algen auf die Jagd gehen

Von Diemut Klärner
30.11.2020
, 10:18
Coccolithophoren-Blüte in der Barentsee.
Schlagartige Katastrophe: Atypische Algenzellen konnten durch besondere Anpassungsstrategien dem globalen Artensterben vor 66 Millionen Jahren entgehen.
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Ein drastisches Artensterben markiert das Ende der Kreidezeit: Als vor 66 Millionen Jahren ein Asteroid auf die Erde stürzte, löste er ein globales Inferno aus. Details dieses Ereignisses sind nach wie vor umstritten. Sicher scheint jedoch, dass Wolken aus Ruß, Staub und Aerosolen lange den Himmel verdunkelt haben. Mangels Licht stoppte die Photosynthese. Damit wurde einer reichhaltigen Fauna so wie auch den imposanten Sauriern die Nahrungsgrundlage entzogen, im Wasser ebenso wie an Land. In den Ozeanen hatten damals wie heute vor allem einzellige Algen für die Primärproduktion von Nahrung gesorgt: Mit Hilfe von Sonnenlicht produzierten sie organische Substanzen.

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Während der Kreidezeit waren solche Algen-Spezies zum großen Teil Coccolithophoren. Mehr als 90 Prozent dieser winzigen Algen, die eine Rüstung aus charakteristisch geformten Kalkplättchen tragen, sind am Ende der Kreide ausgestorben. Nur eine Minderheit überstand die Katastrophe, und die meisten dieser Überlebenskünstler zeichneten sich dadurch aus, dass sie statt als Sammler von Lichtenergie auch als Jäger unterwegs sein konnten. Fast zwei Millionen Jahre dominierten solch atypische Algenzellen die Flora des Planktons. Sie bildeten offenbar die Basis, auf der allmählich wieder komplexe Lebensgemeinschaften entstehen konnten. Zu diesem Schluss sind Wissenschaftler um Samantha Gibbs von der University of Southampton und Paul Bown vom University College London gekommen, nachdem sie Coccolithophoren unterschiedlicher Herkunft studiert haben.

Kalkplättchen, aber auch komplette Gehäuse, die nach dem Tod ihrer Bewohner auf den Meeresgrund gesunken sind, können viele Jahrmillionen unbeschadet überdauern. Die Kreidefelsen von Rügen und Dover zum Beispiel bestehen überwiegend aus den Kalkplättchen kreidezeitlicher Coccolithophoren. Um sich von der marinen Evolution nach dem Ende der Kreidezeit ein umfassendes Bild zu machen, untersuchten die Forschergruppen um Gibbs und Bown ein globales Sortiment einschlägiger Gesteinsproben. Den eindeutigsten Hinweis darauf, dass Coccolithophoren, die nur als Fossilien bekannt sind, ohne Photosynthese zurechtkommen konnten, liefert ein regelmäßiges Loch in ihrer Rüstung aus Kalkplättchen. Bei lebenden Exemplaren ragen aus so einer Öffnung drei fadenförmige Anhängsel, von denen zwei der Fortbewegung dienen. Gemeinsam mit dem dritten Anhängsel können sie aber auch ein Bakterium oder andere Beute einfangen.

Im offenen Meer tummeln sich gewöhnlich Algenzellen, die nicht über solch tierische Fähigkeiten verfügen. Wie Gibbs und ihre Kollegen in den „Science Advances“ (doi: 10.1126/sciadv. abc9123) berichten, änderte sich das jedoch nach dem dramatischen Ende der Kreidezeit. Überall tauchten plötzlich Coccolithophoren auf, die bis dahin nur aus küstennahen Regionen bekannt waren. Offenbar waren gerade diese Organismen bestens dafür gerüstet, während des „Blackouts“ nach dem Einschlag des Asteroiden nicht zu verhungern. Bei einigen dieser Gattungen bestätigen auch heute lebende Vertreter, dass sie dazu fähig sind, sich nahrhafte Happen einzuverleiben.

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Wieder von Sonnenlicht beschienen, konnten Coccolithophoren-Arten, die das Ende der Kreidezeit überlebt hatten, abermals Photosynthese betreiben. Doch auch neue Spezies, die sich allmählich entwickelten, behielten meist die Fähigkeit, Beute zu fangen und zu verschlingen. Erst nach rund 500 000 Jahren brachte die Evolution wieder diverse Coccolithophoren hervor, die sich ganz und gar auf Photosynthese fokussierten. Bis solche Algen die Flora des Planktons dominierten, vergingen allerdings noch einmal rund 1,3 Millionen Jahre.

Warum aber hat es nach dem Ende der Kreidezeit so lange gedauert, bis Coccolithophoren, die auch auf Beute aus waren, wieder zu einer Randerscheinungen wurden? Die Wissenschaftler um Gibbs versuchen das anhand der Fossilfunde so zu erklären: Die Nachwirkungen des Asteroideneinschlags am Ende der Kreidezeit hatten die Lebensgemeinschaften des Planktons fast vollständig ausgelöscht. Weil die einzelligen Algen verschwunden waren, verhungerten nicht nur größere Einzeller und kleine Tiere, die sich unmittelbar von dieser pflanzlichen Kost ernährt hatten. Vom massenhaften Sterben waren ebenfalls weitere Glieder der Nahrungskette bis hin zu den stattlichsten Fischen und Fischsauriern betroffen.

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Manche Coccolithophoren – und vermutlich auch einzellige Algen, die kein fossiles Gehäuse hinterließen – hatten in küstennahen Biotopen jedoch schon lange vor der globalen Krise an organischer Kost Geschmack gefunden. An wechselhafte Umweltbedingungen gewöhnt überstanden sie die Monate oder gar Jahre ohne Sonnenlicht ziemlich unbeschadet. Danach konnten sie freigewordene ökologische Nischen besetzen und auch das offene Meer bevölkern.

Diesen Platz mussten die einzelligen Algen mit den unorthodoxen Ernährungsgewohnheiten schließlich wohl deshalb wieder räumen, weil sie von zwei Seiten aus in Bedrängnis gerieten: Zum einen entwickelten sich aus größeren Einzellern und kleinen Tieren, die in Refugien überlebt hatten, immer mehr Varianten, die ins Plankton einwanderten. Dort erbeuteten sie einzellige Algen oder konkurrierten mit ihnen um Beute. Zum anderen bildeten manche Entwicklungslinien der unkonventionellen Algenzellen ihre Ausstattung für Beutefang zurück und verlegten sich ganz auf die Photosynthese. So konnten sie Sonnenlicht effizienter dazu nutzen, organische Substanz aufzubauen und sich unter günstigen Bedingungen rasant zu vermehren.

Wie die fossilen Coccolithophoren-Funde bezeugen, unterscheidet sich das globale Artensterben am Ende der Kreidezeit grundlegend von anderen, die hauptsächlich durch exzessive vulkanische Aktivität ausgelöst wurden. In diesen letzteren Fällen zog sich das große Sterben über Zehntausende oder gar Millionen von Jahren hin. Der Aufprall eines Asteroiden vor 66 Millionen Jahren scheint dagegen die Nahrungsketten im offenen Meer auf einen Schlag vernichtet zu haben.

Erst etwa 1,8 Millionen Jahre später war das Plankton in den lichtdurchfluteten Schichten der Ozeane wieder ähnlich zusammengesetzt wie vor dem radikalen Einschnitt in die Evolution des Lebens: Massen winziger kleiner Algen betrieben dort Photosynthese. Und zwar so emsig, dass ein erheblicher Teil des Kohlenstoffs, den sie in organische Substanz und Kalziumkarbonat eingebaut hatten, schließlich auf den Meeresgrund sank. Damit war diese biologische Pumpe, die Kohlendioxid aus der Atmosphäre holt, wieder komplett funktionstüchtig. Derzeit sorgt sie dafür, dass die Ozeane einen Teil des Kohlendioxids, das von Menschen in die Atmosphäre geschickt wird, aus dem Verkehr ziehen. Ohne eine solche Kohlenstoffsenke würde dieses Treibhausgas noch viel stärker zur Klimaerwärmung beitragen.

Quelle: F.A.Z.
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