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Freitag, 19. November 2010

Urzeitliche Blattnachahmer

Das 47 Millionen Jahre alte Fossil eines
Wandelnden Blattes aus Messel

von Dipl.-Biol. Frank Wieland


Eophyllium messelensis, das fossile männliche Wandelnde Blatt aus der Grube Messel (Foto und Copyright: Sonja Wedmann, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum)
Die Verbreitung der heute lebenden Wandelnden Blätter (Phylliinae). Der Fossil-Fundort Messel ist als roter Punkt eingezeichnet. (Bild/Copyright: Sonja Wedmann, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum)

Die Grube Messel in der Nähe des gleichnamigen Ortes bei Darmstadt in Deutschland ist eine weltweit bekannte Fundstätte von Fossilien. Sie wurde 1995 von der UNESCO in die Liste der Weltkultur- und Naturerbe aufgenommen.

Ein urzeitlicher See
Vor etwa 47 Millionen Jahren, im Eozän, lag in Messel ein 300 Meter tiefer See inmitten tropischen Waldes. Er war im Explosionstrichter eines Vulkans entstanden (ein sogenanntes Maar). In diesem See verendeten im Lauf der Zeit unzählige Tiere. Sie sanken auf den Grund und blieben dort aufgrund des Sauerstoffmangels in der Tiefe im Sediment erhalten. Dieses den See immer mehr auffüllende Sediment bildete den Ölschiefer, aus dem heute die hervorragend konservierten Fossilien geborgen werden. Sie sind so gut erhalten, dass in vielen Fällen sogar Weichteile und Mageninhalte zu identifizieren sind.

Unter den unzähligen Funden entdeckten die Wissenschaftler verschiedenste Wassertiere wie Fische, Frösche, Krokodile und Schildkröten. Aber auch Tiere aus der bewaldeten Umgebung des Sees wurden ans Licht geholt, darunter landlebende Insekten, Schlangen, Vögel, Fledermäuse und viele andere Säugetiere. Zahlreiche Fossilien gehören tropischen Gruppen an, die heute in Mitteleuropa nicht mehr vertreten sind. Daher wissen die Wissenschaftler, dass während des Eozän in Deutschland ein schwül-warmes, feuchtes Klima vorherrschte.

Zu den bekanntesten Fossilfunden aus der Grube Messel gehören das Urpferdchen Propalaeotherium, der 2009 beschriebene Ur-Primat Darwinius masillae („Ida“) sowie der vermutliche Ameisenbärverwandte Eurotamandua joresi.
Das fossile Männchen von Eophyllium messelensis im Vergleich zum Männchen der rezenten Art Phyllium celebicum. (Foto und Copyright: Sonja Wedmann, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum)


Ein neues Fossil
Im Jahr 2007 beschrieben Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Göttingen gemeinsam ein weiteres spektakuläres Fossil aus der Grube Messel: Eophyllium messelensis, ein Wandelndes Blatt. Diese Insekten gehören zu den vorwiegend tropisch und subtropisch verbreiteten Stab- und Gespenstheuschrecken (Phasmatodea), innerhalb derer sie eine kleine Gruppe hoch spezialisierter Blattnachahmer bilden. Die heutigen Wandelnden Blätter (Phylliinae) sind von den Seychellen über Indien und Südostasien bis nach China und Melanesien verbreitet. Das Messeler Fossil zeigt, dass die Gruppe noch vor 47 Millionen Jahren auch in Europa vertreten war.
Besonders spannend an diesem Fossil ist allerdings nicht nur seine damalige Verbreitung, sondern auch sein gesamtes Aussehen. Das eindeutig männliche Exemplar ist den Männchen heute lebender Wandelnder Blätter äußerlich sehr ähnlich. Sogar die Genitalstrukturen sind überliefert. Sie spielen in der Erforschung der Insektensystematik eine enorm wichtige Rolle.

Bild: Das fossile Männchen von Eophyllium messelensis im Vergleich zum Männchen der rezenten Art Phyllium celebicum. (Foto und Copyright: Sonja Wedmann, Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum)

Die heutigen Vertreter dieser Gruppe zeigen einen starken Sexualdimorphismus: Die Blattnachahmung ist bei den Weibchen weit stärker ausgeprägt als bei artgleichen Männchen. Die große Ähnlichkeit des fossilen Männchens im Vergleich zu seinen heutigen Verwandten lässt die Wissenschaftler Gleiches für die Urzeit-Weibchen vermuten.

Rückschlüsse auf das Verhalten in der Urzeit
Neben der typischen, blattähnlichen Körperform zeigt das Fossil anatomische Merkmale, die Rückschlüsse auf das Verhalten von Eophyllium zulassen. Beispielsweise sind die Vorderschenkel (Femora) körpernah geschwungen. Dieses Merkmal ist auch bei anderen Stabschrecken vorhanden. Werden in Ruhestarre die Vorderbeine nach vorn ausgestreckt, kommt der Kopf in die durch die geschwungene Form zwischen den Beinen entstehenden Aussparung zu liegen. Dies ermöglicht einerseits eine effektivere Tarnung, da der Kopf für Fressfeinde nicht mehr deutlich zu erkennen ist. Zum anderen geht dieses Verhalten bei den heutigen Stab- und Gespenstschrecken mit einer der Tarnung dienenden Körperstarre einher (Katalepsie). Folgerichtig konnten die Autoren aus dem Vorhandensein der gebogenen Beine schließen, dass Eophyllium bereits vor 47 Millionen Jahren ein solches Tarnverhalten zeigte. Spannend ist, dass die Vorderschenkel heutiger Wandelnder Blätter gerade sind und stattdessen die Aussparung durch geschwungen verlaufende, lappenartige Erweiterungen erzielt wird. Solche Erweiterungen fehlen dem Fossil. Durch ihr Fehlen, die ursprüngliche, gebogene Form der Vorderschenkel und die erhaltenen Genitalstrukturen konnte das Fossil im Stammbaum der Wandelnden Blätter als Schwestergruppe der heutigen Vertreter eingeordnet werden.

Heute lebende Wandelnde Blätter verstecken sich auf diese Weise tagsüber vor ihren Feinden. Nachts werden sie aktiv und gehen auf Futtersuche. Es kann daher angenommen werden, dass auch Eophyllium nachtaktiv war. Mögliche Fressfeinde, deren heute lebende Verwandte Wandelnde Blätter fressen, wurden fossil ebenfalls in Messel entdeckt, unter ihnen zum Beispiel Vögel, Fledermäuse und kleinere Primaten.

Eophyllium liefert so den Beweis, dass diese interessanten Insekten bereits vor 47 Millionen Jahren an das Leben zwischen Laubblättern perfekt angepasst und durch ihre Tarnung sehr gut vor Fressfeinden geschützt waren. Das Fossil ist gleichzeitig zu einem wichtigen Kalibrationspunkt für molekulare Datierungen geworden. Mit seiner Hilfe kann das Mindestalter der Entstehung Wandelnder Blätter auf 47 Millionen Jahre eingegrenzt werden. Das maximale Alter ist hingegen durch die Entstehung der Blütenpflanzen vor etwa 125-90 Millionen Jahren gegeben, deren Blattwerk die Wandelnden Blätter nachahmen.

Blattnachahmung durch Netzflügler bereits vor den Blütenpflanzen
Die Nachahmung von Pflanzenteilen (Phytomimese) ist in der Evolution bereits früh entstanden. 2010 wurden fossile Netzflügler (Neuroptera) beschrieben. Diese Insekten waren schon in der Zeit vor der Entstehung der Blütenpflanzen auf ganz eigene Art und Weise perfekt getarnt. Ihre charakteristische Flügelzeichnung glich den gefiederten Blättern urzeitlicher Nadelbäume. Urzeit-Neuropteren verfügten auf den Zweigen solcher Pflanzen sitzend über eine effektive Tarnung.

Das Konzept der Pflanzennachahmung als Schutz vor Fressfeinden entstand unabhängig bei verschiedensten Vertretern der Insektenfauna. Heute zeigt sich dies sehr deutlich im Vergleich vieler Blatt- und Gras-nachahmender Gottesanbeterinnen, Stab-, Gespenst- und Heuschrecken.

Gefunden in: Wedmann, S., Bradler, S. & Rust, J. 2007. The first fossil leaf insect: 47 million years of specialized cryptic morphology and behavior. - Proceedings of the National Acadademy of Sciences, USA (PNAS) 104(2): 565-569.



Weiterführende Links:

Homepage der Grube Messel
Grube Messel bei Darmstadt (Wikipedia)
Messeler Urpferdchen Propalaeotherium
(Wikipedia)
Fossiler Ameisenbär Eurotamandua joresi (Wikipedia)
Primat Darwinius masillae (Wikipedia)
Wandelnde Blätter (Wikipedia)
Artikel zu fossilem Netzflügler (TERRA TYPICA)