Ichthyosaurier

Ichthyosaurier
Lebensbild von Shastasaurus, einem Vertreter riesiger Ichthyosaurier aus der Trias
Zeitliches Auftreten
Untertrias (Olenekium) bis Oberkreide (Cenomanium)
249,5 bis 93,6 Mio. Jahre
Fundorte
Weltweit
Systematik
Wirbeltiere (Vertebrata) Landwirbeltiere (Tetrapoda) Reptilien (Reptilia) Diapsida Ichthyopterygia Ichthyosaurier
Wissenschaftlicher Name
Ichthyopterygia
Owen, 1840
Wissenschaftlicher Name
Ichthyosauria
de Blainville, 1835

Die Ichthyosaurier (Ichthyopterygia, Ichthyosauria) sind eine Gruppe ausgestorbener Reptilien aus dem Mesozoikum (Erdmittelalter). Sie waren vollständig an das Leben im Wasser angepasst und lebten ausschließlich im Meer. Insgesamt wurden etwa achtzig Arten beschrieben. Sie lebten über einen Zeitraum von über 150 Millionen Jahren, starben vor 93 Millionen Jahren zu Beginn der Oberen Kreide wieder aus, lange vor den Dinosauriern. Die meisten Arten gab es in der Zeit des Jura.

Das erste komplette Skelett eines Ichthyosauriers wurde 1811 durch die zwölfjährige Mary Anning in Lyme Regis/England gefunden, als Dinosaurier noch unbekannt waren. Die Fossilien verwirrten die Menschen, denn der Körperbau erinnerte in einigen Punkten an den von Landwirbeltieren. Trotzdem wurden sie von einigen Forschern zunächst für Fische gehalten. Andere sahen in ihnen Amphibien oder sogar Meeressäugetiere.^[1]

Etymologie

Ichthyosauria kommt aus dem Griechischen und bedeutet Fischechse ("ichthys" = Fisch, "saura" = Echse). Das Taxon wurde 1835 von de Blainville aufgestellt. Um die basalen Formen zu integrieren, stellte Owen 1840 das Taxon Ichthyopterygia auf ("ichthyos" und "pteryx" = Flügel). Beide werden im Deutschen Ichtyosaurier genannt und hier auch zusammen beschrieben. Die Ichthyosauria werden als Untergruppe der Ichthyopterygia definiert und umfassen alle Formen, die näher mit Ichthyosaurus als mit Grippia verwandt sind.^[2]

Evolution und Stratigraphie

Ichthyosaurier erschienen in der Untertrias. Die ersten Formen wie Grippia, Utatsusaurus und Chaohusaurus hatten noch einen echsenartig langgestreckten Körper und bewegten sich wahrscheinlich küstennah im flachen Wasser durch ein anguilliformes Schlängeln des ganzen Körpers fort. Sie hatten eine hohe Anzahl von langgestreckten Wirbeln. Hupehsuchus, Mixosaurus, Parvinatator und der fast zehn Meter lang werdende Cymbospondylus lebten in der mittleren Trias. Am Ende der mittleren Trias verschwanden alle langgestreckten Ichthyosaurier und wurden im oberern Trias durch die Shastasauriden, Formen mit einem eher spindelartigen Körperbau ersetzt. Sie sind die Schwestergruppe aller posttriassischer Ichthyosaurier^[3]. Shonisaurus, Toretocnemus und Californosaurus lebten in der frühen, Macgovania und Hudsonelpidia in der späten und Shastasaurus in der gesamten Obertrias. Am Ende starben auch die drei letztgenannten Formen aus.

Die Vielfalt der Ichthyosaurier ist in der Mitteltrias am größten, als es sowohl rein piscivore Formen gab, als auch solche mit heterodontem Gebiß und mit Knackgebiß. Im Jura ist die Diversität im Lias am höchsten, in der Kreide reduziert sie sich aber auf eine Gattung (Platypterygius).^[3]

In der unteren Jura erreichten die Ichthyosaurier ihren größten Artenreichtum. Alle jurassischen und späteren Ichthyosaurier bilden ein monophyletisches Taxon^[3], die Euichthyosauria. Eine bedeutende Fundstätte aus dieser Zeit ist der Posidonienschiefer bei der Gemeinde Holzmaden zwischen Stuttgart und Ulm. Bisher wurden die fossilen Überreste von etwa 3000 Exemplaren aus den Gattungen Eurhinosaurus, Stenopterygius und Temnodontosaurus ausgegraben^[4]. In Großbritannien wurden viele Exemplare der Typusgattung Ichthyosaurus gefunden. Weitere Ichthyosaurier aus dieser Zeit sind Suevoleviatan, sowie die langschnäuzigen Eurhinosaurier Leptonectes und Excalibosaurus. Während sich im Mitteljura keine Fossilien von Ichtyosauriern finden, lassen sich im Oberjura Brachypterygius, Ophtalmosaurus und Caypullisaurus nachweisen. Alle drei Gattungen starben am Übergang vom Jura zur Kreidezeit aus. In der Kreide lässt sich schließlich nur noch der weltweit vorkommende Platypterygius sicher nachweisen, der am Ende des Cenomanium ausstarb.^[5] Mögliche Gründe für das Aussterben werden weiter unten erläutert.

Merkmale

Fossil von Stenopterygius quadriscissus im Aquazoo – Löbbecke Museum

Ichthyosaurier sind keine Fische, sondern Reptilien und gehören damit zu den Landwirbeltieren. Sie sind sekundär wieder zum Leben im Wasser übergegangen. Ihr Schultergürtel ist nicht fest mit dem Schädel verwachsen, wie bei Fischen, und in ihren Flossen lassen sich Ober- und Unterarmknochen, Handwurzelknochen und Fingerknochen unterscheiden. Wie andere diapside Reptilien haben sie Schädelfenster, die oberen Temporalfenster. Die bei anderen Diapsiden vorhandenen unteren Temporalfenster wurden sekundär wieder geschlossen.^[2]

Wie die Plesiosaurier und Mosasaurier sollen die Ichthyosaurier in der Lage gewesen sein ihre Körpertemperatur auf einem konstant hohen, gleichwarmen Niveau von 35 bis 39 °C zu halten (Endothermie)^[6]. Die Taphonomie von Ichthyosauriern legt nahe, dass diese Tiergruppe - wie die meisten rezenten Walarten auch - ein höheres spezifisches Gewicht als Meerwasser aufgewiesen haben^[7].

Ichthyosaurier konnten einen (Mixosaurus) bis über zwanzig Meter (Shonisaurus) lang werden.

Extremitäten

Die fossile Flosse eines Ichthyosauriers

Alle Ichthyosaurier, auch die frühesten, hatten flossenartige Gliedmaßen. Diese sind homolog zu denen der übrigen Wirbeltiere jedoch haben sie sich im Laufe der Zeit in Anpassung an den Lebensraum Wasser drastisch verändert. Die Knochen der Vordergliedmaßen verkürzten und verbreiterten sich infolge der evolutionären Veränderungen. Gleichzeitig vermehrten sich die Fingerknochen (Hyperphalangie). Dann verschwand der erste der fünf Finger (der dem menschlichen Daumen entsprach). Danach kam es an beiden Seiten der verbleibenden Finger zu einer Vermehrung der Finger (Polydaktylie) selbst. Die Vordergliedmaßen wurden wahrscheinlich nur zur Steuerung und zur Richtungsänderung benutzt, während der Vortrieb bei primitiven Formen durch das aalartige Schlängeln des Körpers, bei fortgeschrittenen Formen durch Schläge mit der Schwanzflosse erzeugt wurde. Einige Paläontologen vermuten auch einen Vortrieb durch die Vordergliedmaßen, aber der Schultergürtel der Ichthyosaurier ist nicht sehr stark, sondern schwächer als bei Wirbeltieren, die sich auf diese Weise fortbewegen.^[8]

Augen

Schädel von Temnodontosaurus

Die Augen der Ichthyosaurier waren im Verhältnis zu ihrer Körperlänge sehr groß und von einer ringförmigen, knöchernen Verstärkung umgeben, dem Skleralring, der bei vielen Wirbeltieren auftritt. Der Skleralring diente wahrscheinlich dazu, die flachen, nicht runden Augäpfel der Ichthyosaurier in Form zu halten, da ihre großen Augen während des Schwimmens einem unterschiedlichen Wasserdruck ausgesetzt waren. Derjenige Teil der Augen, der näher zur Schnauze liegt, war einem stärkeren Wasserdruck ausgesetzt als der weiter hinten liegende.

Das größte bei einem Ichthyosaurier gefundene Auge ist gleichzeitig das größte Auge aller Wirbeltiere. Es hatte einen Durchmesser von 26,4 cm und gehörte zu Temnodontosaurus platyodon. In Relation zur Körperlänge hatte Ophthalmosaurus allerdings noch größere Augen.

Die Augen waren sehr lichtstark. Verglichen mit der Blendeneinstellungen eines Foto-Objektivs hatte das Auge von Ichthyosaurus eine Blendenzahl von 1/1,1 bis 1/1,3, das von Ophthalmosaurus erreichte 1/0,8 bis 1/1,1. Es ist bekannt, dass die Augen nachtaktiver Tiere niedrige Blendenzahlen haben. Bei einer Eule liegt sie bei 1/1,1, bei einer Katze bei 1/0,9. Das Auge des Menschen hat eine Blendenzahl von 1/2,1.^[1][9]

Ernährung

Die Ichthyosaurier konnten bei geringer Lichtmenge sehen. Das bedeutet aber nicht, dass sie nachtaktiv waren. Vielmehr haben sie ihre Nahrung in der Tiefe des Ozeans gesucht.^[10]

Temnodontosaurus frisst Stenopterygius

Die Ernährung einiger fortgeschrittener Ichtyosaurier ist durch Überreste der Beute in der Magenregion bekannt. Dabei haben sich vor allem die Fanghäkchen an den Fangarmen der Belemniten und Fischschuppen erhalten. Die Rostren der Belemniten wurden eventuell ausgespien. Wahrscheinlich fraßen sehr große Formen wie der zehn Meter Länge erreichende Temnodontosaurus auch andere Wirbeltiere. Bei einem Fossil aus der Oberkreide von Australien sind in der Magengegend zahlreiche junge Meeresschildkröten der Familie Protostegidae und ein Vogel aus der Gruppe der Enantiornithes gefunden worden.^[11][12] Spätere Formen, wie Ophtalmosaurus, hatten kurze starke Kiefer, abgestumpfte Zähne und fraßen wahrscheinlich hartschalige Tiere, wie Muscheln oder Ammoniten. Die Ammoniten wurden vor dem Verschlucken zerbissen und die Gehäuse weggeschleudert.^[13]

Fortpflanzung

Skelett eines juvenilen Ichthyosauriers aus dem südwestdeutschen Posidonienschiefer

Ichthyosaurier konnten nicht mehr an Land kriechen und dort Eier ablegen. Darum waren sie lebendgebärend. Es wurden über 50 Fossilien gefunden, bei denen sich einige, maximal zehn bis elf Jungtiere derselben Art im Körper des Muttertieres innerhalb des Rippenkorbes befinden. Wie bei Delfinen wurden die Jungen mit dem Schwanz zuerst geboren, so konnten sie rasch zur Wasseroberfläche, um den ersten Atemzug zu nehmen. Bei einigen der Fossilien sollen die Tiere im Augenblick der Geburt gestorben sein, das Junge steckt noch mit Kopf oder Schnauze im Mutterleib. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass in diesen Fällen ein Embryo nach dem Tod des Muttertieres durch Fäulnisgase ausgetrieben wurde.^[12]

Systematik

Die Ichthyosaurier haben sich vollständig an ein Leben im Wasser angepasst, dabei haben sich ihre ursprünglichen Merkmale (Plesiomorphien) stark verändert. Basale Formen, die diese Merkmale noch zeigen, sind fossil nur selten überliefert. Darum war es lange Zeit umstritten, wie die Ichthyosaurier mit anderen Amnioten verwandt sind. Schließlich wurde der primitive Ichthyopteryge Utatsusaurus hataii gefunden, aus Schichten des Unteren Trias, in Japan. Durch ihn wurde die Verwandtschaft der Ichthyosaurier deutlicher.

Phylogenetische Analysen zeigen, dass die Ichthyosaurier zu den diapsiden Reptilien gehören, aber nicht wie die zweite Großgruppe mariner Reptilien im Mesozoikum, die Sauropterygia zu deren Kronengruppe, die die heutigen Schuppenkriechtiere, die Brückenechsen, die Krokodile und die Vögel einschließt. Wahrscheinlich spaltete sich die Linie der Ichthyosaurier vor der Teilung der Diapsida in Archosauromorpha und Lepidosauromorpha ab.^[14] Sie sind also nicht näher mit den anderen marinen Großreptilien des Erdmittelalters, den Plesiosauriern und den Mosasauriern, verwandt, die beide zu den Lepidosauromorpha gehören.

Ein Ichthyosaurierfossil im Charmouth Heritage Coast Centre in Charmouth England

Die Stellung der Ichthyosaurier innerhalb der Reptilien verdeutlicht das nachfolgende Kladogramm^[12]:

• Reptilia
  • Parareptilia
  • Diapsida
    • Neodiapsida
      • † Younginiformes
      • † Ichthyosauria
      • unbenanntes Monophylum
        • Lepidosauromorpha (Schuppenkriechtiere, Brückenechsen)
        • Archosauromorpha (Krokodile, Dinosaurier, Vögel)

Fossil von Hupehsuchus im Paleozoological Museum in China

Grippia

Fossil von Besanosaurus leptorhynchus

Shonisaurus popularis

Ein 6,4 Meter langes Fossil von Eurhinosaurus aus Holzmaden

Platypterygius kiprjanov

Fossil eines schmalflossigen Fischsauriers (Stenopterygius megalorhinus) aus dem Posidonienschiefer

Die innere Systematik der Ichthyosaurier wird in folgendem Kladogramm dargestellt^[15][16][5]:

• Ichthyopterygia
  • Thaisaurus
  • Isfjordosaurus
  • Hupehsuchus
  • Utatsusaurus
  • Parvinatator
  • Eoichthyosauria
    • Grippidia
      • Grippia
      • Chaohusaurus
    • Ichthyosauria
      • Mikadocephalus
      • Phantomosaurus
      • Wimanius
      • Cymbospondylus
      • Mixosaurus [=Phalarodon, Sangiorgiosaurus, Contectopalatus]
      • Merriamosauria
        • Shastasauria
          • Pessopteryx
          • Shastasauridae
            • Besanosaurus
            • Shastasaurinae
              • Himalayasaurus
              • Shastasaurus
              • Shonisaurus
        • Euichthyosauria
          • Toretocnemus
          • Californosaurus
          • Parvipelvia
            • Hudsonelpidia
            • Macgovania
            • Suevoleviatan
            • Temnodontosaurus
            • Eurhinosauria (= Leptonectidae)
              • Leptonectes
              • Excalibosaurus
              • Eurhinosaurus
            • Thunnosauria
              • Chacaicosaurus
              • Stenopterygius
              • Ichthyosaurus
              • Ophtalmosauria
                • Acamptonectes
                • Nannopterygius
                • Simbirskiasaurus
                • Paraophthalmosaurus
                • Plutoniosaurus
                • Otschevia
                • Brachypterygius
                • Ophthalmosaurus
                • Caypullisaurus
                • Platypterygius
                • Sveltonectes

Aussterben

Die Ichthyosaurier starben vor 93 Millionen Jahren aus, am Ende des Cenomanium. Die letzte Gattung, die sich eindeutig identifizieren lässt, ist die weltweit verbreitete Platypterygius. Die Gründe für das Aussterben sind unbekannt. Vermutet wurde bisher, dass das Aufkommen der Mosasaurier, gigantischer Meeresreptilien aus der Gruppe der Schuppenkriechtiere, damit zu tun hat. Sie entwickelten aber erst große Formen, als die Ichthyosaurier schon ausgestorben waren.

Ein weiterer möglicher Grund ist das ozeanische anoxische Ereignis am Ende des Cenomanium. Es führte dazu, das die Weltmeere unterhalb der Oberflächenschicht an Sauerstoff verarmten, was ein Aussterben mariner Wirbelloser und auch von Cephalopoden bewirkte. Nach dieser Theorie gingen die Ichthyosaurier zugrunde, weil ihre Nahrungsgrundlage verschwand. Einige Wissenschaftler verweisen auf die Vermehrungsstrategie der Ichthyosaurier. Ein Ichthyosaurier bekam nur wenige relativ große, weit entwickelte Jungtiere. Für sie waren die neuen, großen Raubfische in der Oberkreide gefährlich, wie Xiphactinus aus der Ordnung der Ichthyodectiformes.^[17]

Literatur

• Michael W. Maisch & Andreas T. Matzke: The Ichthyosauria. Stuttgarter Beitr. Naturk. Ser. B Nr. 298, Herausgeber: Staatliches Museum für Naturkunde PDF
• Richard Ellis: Sea Dragons: Predators of the Prehistoric Oceans. University Press of Kansas, 2003, ISBN 0-7006-1269-6
• Martin Sander: Ichthyosauria, Fischechsen. In: Wilfried Westheide & Reinhard Rieger (Hrsg.): Spezielle Zoologie Teil 2: Wirbel- oder Schädeltiere, Gustav Fischer, S. 352-253, ISBN 3-8274-0900-4
• Robert L. Carroll: Paläontologie und Evolution der Wirbeltiere, Thieme, Stuttgart (1993), ISBN 3-13-774401-6

Einzelnachweise

Weblinks

Commons: Ichthyosaurier – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien