Viele Menschen gehen davon aus, dass Pferde vor etwa 500 Jahren erstmals nach Amerika gelangten, als spanische Entdecker sie hierher brachten. Tatsächlich haben neuere Forschungen einen europäischen Ursprung der mit Menschen assoziierten Pferde im amerikanischen Südwesten und in den Great Plains bestätigt.
Aber das waren nicht die ersten Pferde in Nordamerika. Die Familie der Pferde, zu der domestizierte Pferde- und Eselarten sowie Zebras und ihre Verwandten gehören, hat ihren Ursprung eigentlich auf dem amerikanischen Kontinent. Der Fossilienbestand offenbart den Ursprung der Pferde hier vor mehr als 50 Millionen Jahren sowie ihr Aussterben in ganz Amerika während der letzten Eiszeit vor etwa 10.000 Jahren.
Wir sind Paläontologen, deren Forschung sich auf verschiedene Arten von Fossilien konzentriert, darunter auch alte Pferde. Unsere jüngste Arbeit nutzte Computerstatistiken, um Lücken im Fossilienbestand zu analysieren, um mehr darüber abzuleiten, welche Pferdearten tatsächlich in alten Lebensräumen in Florida lebten und welche nicht.
Pferde entwickelten sich im Zuge der Veränderung der Ökosysteme
Seit Jahrhunderten sammeln Menschen in ganz Nordamerika Pferdefossilien. Da Pferdefossilien auf dem gesamten Kontinent reichlich vorhanden und weit verbreitet sind, verweisen Wissenschaftler oft auf die lange Lebensdauer der Pferdefamilie als Beweis für langfristige evolutionäre Veränderungen.
Paläontologen wie wir, die ausgestorbene Säugetiere untersuchen, finden fast nie vollständige Skelette. Stattdessen konzentrieren wir uns auf langlebige fossile Zähne, die uns helfen, die Ernährung in der Antike zu verstehen, und auf fossile Gliedmaßen, die dabei helfen, zu klären, wie sich diese Tiere bewegten.
Pferde fressen Maschinen. Heutzutage ernähren sie sich in freier Wildbahn hauptsächlich von Gräsern, die nicht viel Nahrung bieten und daher große Mengen fressen müssen, um zu überleben. Die großen Zähne moderner Pferde und ihrer Vorfahren sind in erster Linie an die Beweidung kiesiger Gräser angepasst. Sie ersetzten die kleineren Zähne primitiverer Pferde, die an das Grasen auf weicher Blattvegetation angepasst waren.
Wir wissen, was Pferde vor Millionen von Jahren fraßen, indem wir die charakteristischen mikroskopischen Kratzer, Grübchen und andere Abnutzungsmuster auf ihren Zähnen untersuchten, die beim Kauen alter Pferde pflanzlicher Nahrung entstanden. Und Analysen des in fossilen Zähnen konservierten Kohlenstoffs zeigen, dass nebeneinander existierende Pferdearten unterschiedliche Pflanzen fraßen; Einige grasten auf den Blättern von Büschen und Bäumen, einige grasten auf Gräsern und wieder andere ernährten sich gemischt.
Die Veränderung der Zahnform folgt dem Wandel der vorherrschenden Vegetationstypen in Nordamerika, von tropischen Wäldern, die dann der großen Ausdehnung offener Graslandschaften wichen. Als sich das Klima und die Flora im Laufe der Millionen von Jahren veränderten, wandelten sich Pferde von primären Waldweiden zu weitgehend offenen Weidetieren. Ihre Zähne und Essgewohnheiten haben sich an die Umgebung angepasst.
Eine weitere Anpassung ist an den Füßen von Pferden sichtbar. Moderne Pferde haben an jedem Fuß eine Hufzehe. Viele ausgestorbene fossile Pferde – die Vorfahren der heutigen Pferde – hatten drei Zehen pro Fuß. Der einzelne Zeh an jedem verlängerten Fuß ist ideal für schnelles, anhaltendes Laufen, um Raubtieren zu entkommen, und für saisonale Wanderungen über große Entfernungen. Die älteren Dreizehenfüße sorgten für Stabilität auf instabilem oder nassem Untergrund. Die Anpassung von drei Zehen an eine war wahrscheinlich eine Reaktion auf veränderte Lebensräume.
Aber selbst wenn sich die Umwelt veränderte, verdrängte eine bestimmte Art eine andere nicht über Nacht vollständig. Der Fossilienbestand Nordamerikas dokumentiert Zeiträume vor Millionen von Jahren, in denen mehrere Pferdearten in antiken Landschaften nebeneinander existierten. Die Arten waren unterschiedlich groß und verfügten über Zähne, mit denen sie verschiedene Pflanzen fressen konnten, sodass sie nicht in direkter Konkurrenz um die gleichen Nahrungsmittel standen. Verschiedene Lebensräume in diesen alten Ökosystemen beherbergten wahrscheinlich einige Arten, die sich eher für Wälder und andere eher für Grasland eigneten.
Den Florida-Fossilienbestand verstehen
Paläontologen sammeln seit mehr als 125 Jahren Pferdefossilien in Florida. Das Florida Museum of Natural History an der University of Florida, an dem wir arbeiten, verfügt über mehr als 70.000 fossile Pferdeexemplare von mehr als tausend Standorten im ganzen Bundesstaat.
Eine unserer produktivsten Fossilienfundstellen, Montbrook, bietet Einblicke in ein 5,8 Millionen Jahre altes Bachbett. Es hat mehr als 30 ausgestorbene Säugetiere, darunter Nashörner, Elefanten und Fleischfresser, sowie Hunderte fossiler Pferdeknochen und -zähne bewahrt.
Obwohl anderswo in Florida sechs Pferdearten bekannt sind, haben wir in Montbrook bisher nur vier gefunden. Diese geringere Anzahl an Pferdearten verwirrte uns und wir beschlossen, der Sache nachzugehen. Lebten die beiden „ausgestorbenen“ Pferdearten wirklich nicht in Montbrook oder haben Wissenschaftler ihre fossilen Überreste einfach noch nicht entdeckt?
Wir haben ein theoretisches Modell entworfen, das Montbrook mit nur vier Pferdearten mit anderen Fossilienfundstellen in Florida vergleicht, die alle sechs enthalten. Mithilfe einer statistischen Technik, die Wissenschaftler „Bootstrapping“ nennen, simulierte unser Computer im Wesentlichen die kontinuierliche Sammlung von Fossilien im Laufe der Zeit. Wir haben 1.000 theoretische Fossiliensammlungsereignisse basierend auf der Zählung fossiler Arten an Standorten generiert, an denen alle sechs vorkommen, um die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, Arten zu sammeln, die derzeit in Montbrook fehlen.
Unsere Simulationsergebnisse zeigen, dass die beiden in Montbrook fehlenden Pferdearten aus unterschiedlichen Gründen fehlten. Eines der Pferde dürfte tatsächlich abwesend sein; der andere konnte durch weitere Ausgrabungen noch entdeckt werden.
Erforschung von „Lücken“ im Fossilienbestand
Zu wissen, dass eine Art nicht vorhanden ist, ist genauso wichtig wie zu wissen, wann sie an einem Fossilienstandort vorhanden ist. Abwesenheiten können Indikatoren für zugrunde liegende ökologische und biologische Faktoren sein, die die Populationsdynamik verändern. In Verbindung mit anderen Arten von Analysen können Forscher diese Art der Vorhersagemodellierung auf viele fossile Arten und antike Landschaften anwenden.
Seit Charles Darwin seine Evolutionstheorie vorstellte, wissen Wissenschaftler, dass der Fossilienbestand unvollständig ist, was zu Lücken in unserem Wissen über die antike Vergangenheit und den evolutionären Wandel führt. Paläontologen haben Schwierigkeiten, diese Lücken zu erklären, insbesondere im Hinblick darauf, welche Arten an bestimmten Fossilienstandorten vorkommen und welche nicht.
Lücken können durch bestimmte Materialien wie Zähne und Muscheln entstehen, die oft haltbarer sind als poröse Knochen und sich besser versteinern als andere. Ebenso können unterschiedliche chemische Bedingungen während der Fossilisierung und sogar die Zeit, die für das Sammeln von Fossilien an einem bestimmten Standort aufgewendet wird, zum Mangel an Wissen beitragen.
Glücklicherweise sind fossile Pferdezähne recht gut erhalten und werden häufig gefunden. Wenn neue Entdeckungen gemacht werden, wie die bei unseren laufenden Ausgrabungen in Florida, werden sie dazu beitragen, Lücken im Fossilienbestand zu klären und zu schließen.
Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen.
Es wurde geschrieben von: Stephanie Killingsworth, Universität von Florida und Bruce J. MacFadden, Universität von Florida.
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Bruce J. MacFadden erhält Fördermittel von der United States National Science Foundation.
Stephanie Killingsworth arbeitet nicht für ein Unternehmen oder eine Organisation, die von diesem Artikel profitieren würde, berät sie nicht, besitzt keine Anteile daran und erhält keine Finanzierung von diesen und hat über ihre akademische Anstellung hinaus keine relevanten Verbindungen offengelegt.