Morphologische Evolution und Diversifikation in den frühesten herbivoren Tetrapoden

• Antragsteller: Dr. Neil Brocklehurst
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400025865

Der Ursprung der Herbivorie in Tetrapoden (Landwirbeltieren) während des Karbons war ein Schlüssel-Event in der Evolution terrestrischer Wirbeltierökosysteme. Herbivorie evolvierte bis zum Ende des Paläozoikums mindestens acht Mal unabhängig und diese konvergenten evolutionären Ursprünge stellen ideale Fallstudien dar, um Muster morphologischer Evolution, Konvergenz und Partitionierung innerhalb adaptiver Radiationen zu untersuchen. Eine adaptive Radiation ist die morphologische Diversifikation ökologisch relevanter Merkmale innerhalb einer Gruppe als Folge der Erschließung neuer adaptiver Zonen. Die neue adaptive Zone kann entstehen durch: eine „Schlüsselinnovation“, welche der Gruppe Zugang zu bisher ungenutzten Ressourcen gewährt; das Auftreten einer neuen Ressource; oder durch das Aussterben von bisherigen Nutzern dieser adaptiven Zone. Paläozoische herbivore Tetrapoden bieten die Möglichkeit, alle diese drei Modi zu untersuchen, denn der Fossilbericht dokumentiert eine Vielzahl morphologischer Innovationen, welche die Verwertung von Pflanzenmaterial erlauben. Zudem durchliefen auch Pflanzen zur Zeit des Permokarbons zahlreiche Diversifikations- und Turnover-Events, und stellten so potentiell wieder neuartiges Material dar, das als Nahrung genutzt werden konnte. Schließlich bietet darüber hinaus ein Aussterbeereignis am Ende des Kungurian, genannt „Olson’s extinction“, die Gelegenheit, die Radiation neuer herbivorer Evolutionslinien im Anschluss an ein solches Aussterbeereignis zu studieren. In diesem Projekt ist es daher mein Ziel die drei folgenden Fragestellungen zu beantworten: Stimmen die craniodentalen Evolutionsmuster in paläozoischen Herbivoren mit den Vorhersagen der adaptiven Radiationsmodelle überein? Zeigen die unabhängigen, kontemporären Ursprünge der Herbivorie ökomorphologische Differenzierungen, die auf Nischenpartitionierung während der adaptiven Radiationen hindeuten? Stehen Muster der morphologischen Diversität und Artenvielfalt paläozoischer Herbivoren im Zusammenhang mit den Diversifikationsmustern in Pflanzen? Diese Fragen werden mittels einer großen Bandbreite an Methoden zur Quantifizierung von Evolution untersucht. Dies beinhaltet die Analyse von diskreten Merkmalsdaten mit Hilfe von modernen statistischen Methoden zur Identifizierung von Trends und Variation in der morphologischen Diversität. Zudem werden die Schädel paläozoischer Herbivoren mit Orientierungspunkten („Landmarks“) versehen um Schädelformen zu quantifizieren und diese Formdaten nachfolgend auf morphologische Überschneidungen zwischen den verschiedenen Taxa paläozoischer Herbivoren zu untersuchen. Werden die taxonomischen Diversitätskurven von Herbivoren und Pflanzen verglichen, um mögliche Interaktionen zwischen beiden Gruppen zu identifizieren. Dieses Forschungsprojekt hat das Ziel, unser Verständnis dieser kritischen Phase in der Evolution terrestrischer Ökosysteme sowie der unterliegenden Evolutionsmechanismen adaptiver Radiation zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Roger Benson