Palaeoecology and migration behaviour of the Palaeozoic to Mesozoic freshwater sharks Lissodus and Orthacanthus using stable isotopes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Haie speichern in ihrem Zahnschmelz die Umweltbedingungen zum Zeitpunkt ihrer Zahnbildung. Der Zahnschmelz gehört zu den härtesten und widerstandsfähigsten Strukturen, die biologisch gebildet werden können und hat damit sehr gute Chancen geologische Zeiträume unverändert zu überstehen. Die Untersuchung von fossilen Haizähnen eröffnet ein geochemisches Archiv, das Rückschlüsse auf vielfältige Umweltfaktoren, wie Paläoklima und Wassersalinitäten, bis hin zu den Verhaltensweisen der Tiere zulässt. Man kennt aus kontinentalen Ablagerungen des Jungpaläozoikums (Karbon–Perm) aber auch des Mesozoikums (Trias–Kreide), insbesondere von Europa und Nordamerika, auffällig viele Reste hybodonter und xenacanthider Haie. Deren Lebensweise ist umstritten, da heutzutage keinerlei Nachfahren dieser Gruppen mehr existieren. In der hier vorgestellten Studie wurden 395 Zähne von Haien heute komplett ausgestorbener Gruppen aus dem Karbon vor ~305 Millionen Jahren bis in die obere Trias vor etwa 200 Millionen Jahren auf Informationen hin untersucht, die belegen können, ob diese Tiere wie einige moderne Haie zwischen marinen Lebensräumen und Süßwasserbereichen gewandert sind oder ob sie teilweise reine Süßwasserfische waren. Insgesamt wurden 5 größere Datensätze mit zusammen 539 Messwerten der Sauerstoff- und Strontiumisotopieverhältnisse zu räumlich und zeitlich getrennten Gebieten erstellt und auf ihre Aussagekraft auf Migrationsverhalten hin analysiert. Die Daten von Haien aus Seen des Karbon und Perm von Europa zeigen, dass diese Tiere zu Lebzeiten nicht in marine Bereiche vorstießen. Wanderungen fanden ausnahmslos zwischen Seen und Flüssen statt. Ein zweiter Datensatz aus Nordamerika liefert ein etwas unschärferes Bild. Die von dort erlangten Daten sind in sich noch widersprüchlich und müssen weiter interpretiert und verglichen werden. Es scheint sich jedoch auch um nichtmarine Tiere gehandelt zu haben. Daten aus dem deutschen Muschelkalk in der Mitteltrias vor ~235 Millionen Jahren dokumentieren das zunehmende Aussüßen des Muschelkalkmeeres. Weitere Messungen aus der Obertrias im Zentraleuropäischen Becken, einem ehemaligen Senkungsraum in Mitteleuropa, dessen Position sich heute von Deutschland bis England erstreckt, dokumentieren die zunehmende Verbrackung in dem damaligen Binnenmeer von West nach Ost, vergleichbar der Situation in der heutigen Ostsee. Erstmals kann ein Salinitätstrend und der Einfluss der Aussüßung durch einmündende Flüsse hochauflösend quantifiziert werden. In Kirgisistan in Zentralasien wurden in mitteltriassischen Ablagerungen Eikapseln von Haien zusammen mit den Zähnen von Jungtieren gefunden. Bisher waren aus den Ablagerungen nur bizarre Landwirbeltiere und Knochenfische bekannt. Das Vorhandensein von Zähnen und Eikapseln bestätigt ein Modell, wonach der aufgefundene Eikapseltyp Palaeoxyris allgemein zur Gruppe der hybodonten Haie gestellt wird. Die Verteilungsmuster der Eier und Zähne zueinander belegen eine Raumaufteilung mit getrennten Bereichen für die Kapseln, die Jungtiere und die erwachsenen Tiere. Dies ist der erste direkte Nachweis eines solchen Brutverhaltens, welches man von heutigen Haien aus den Ozeanen kennt. Untersuchungen an den Zähnen zeigen außerdem, dass diese Kinderstuben, anders als bei allen heutigen eierlegenden Haien, im Süßwasser lagen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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- (2008). Elasmobranch egg capsules Palaeoxyris, Fayolia and Vetacapsula as subject of palaeontological research - an annotated bibliography. Freiberger Forschungshefte C 528: 75-91
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- (2008). Pedicle ribbing structure of the egg capsule Palaeoxyris reflects a Palaeozoic to Mesozoic change-over in its chondrichthyan producers. Jahrestagung der Paläontologischen Gesellschaft 2008, Erlanger Geologische Abhandlungen, Institut für Geologie der Universität Erlangen- Nürnberg Sonderband 6: 85-86
Fischer, J., Schneider, J. W. & Buchwitz, M.
- (2008). Resemblance of Palaeoxyris and modern heterodontid egg capsules. Jahrestagung der Paläontologischen Gesellschaft 2008, Erlangen, Erlanger Geologische Abhandlungen, Institut für Geologie der Universität Erlangen-Nürnberg Sonderband 6: 85
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Fischer, J., Buchwitz, M., Voigt, S. & Schneider, J. W.
- (2009). Palaeoecological implications of the hybodont shark Lissodus of the Rhaetian Central European Basin using oxygen isotopes. GeoDresden 2009. Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften 63: 221
Fischer, J., Voigt, S., Schneider, J. W., Franz, M. & Joachimski, M. M.
- (2009). Reconstructing the palaeoecology of the hybodont shark Lissodus of the Rhaetian Central European Basin using oxygen isotopes. Kurzfassungen der Tagungsbeiträge, 79. Jahrestagung der Paläontologischen Gesellschaft, Terra Nostra, 2009, 3: 33-34
Fischer, J., Voigt, S., Schneider, J. W., Franz, M. & Joachimski, M. M.
- (2010). First unequivocal record of the hybodont shark egg capsule Palaeoxyris in the Mesozoic of North America. Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie - Abhandlungen 255 (3): p. 327-344
Fischer, J., Axsmith, B. J. & Ash, S. R.
- (2010). Oxygen isotopes from hybodont shark tooth enameloid – Palaeoenvironmental implications for the late Triassic Central European Basin. EGU General Assembly 2010, 12: EGU2010-11782
Fischer, J., Voigt, S., Schneider, J. W., Franz, M., Joachimski, M. M. & Tichomirowa, M.
- (2010). Oxygen isotopes from non-marine shark tooth enameloid - environmental and ecological implications for the Late Palaeozoic of Central Europe. 80. Jahrestagung der Paläontologischen Gesellschaft 2010, München, Zitteliana B 29: 36
Fischer, J., Voigt, S., Schneider, J. W., Joachimski, M. M. & Berner, U.
- (2010). The Triassic Madygen lake environment – a shark nursery ground? Journal of Vertebrate Paleontology, SVP Program and Abstracts Book, 2010: 89A
Fischer, J., Voigt, S., Buchwitz, M., Schneider, J.
- (2011). A late Viséan shark nursery - transition from anadromous to stationary freshwater lifestyle? 12th International Symposium on Early Vertebrates/Lower Vertebrates, Dallas, Texas, June 11-14, 2011, Ichthyolith Issues Special Publication 12: 43-44
Schneider, J. W. & Fischer, J.
- (2011). Oxygen isotopic data from nonmarine Paleozoic shark tooth enameloid of Europe and Texas. 12th International Symposium on Early Vertebrates/Lower Vertebrates, Dallas, Texas, June 11-14, 2011, Ichthyolith Issues Special Publication 12: 19-20
Fischer, J., Voigt, S., Schneider, J. W., Joachimski, M. M. & Tichomirowa, M.
