Tierreich Pac-Man allein kann das Aussterben nicht erklären

Wenn der Nahrungsnachschub fehlt, wird jedes Lebewesen zum Pac-Man: Es frisst, bis nichts mehr da ist. Dabei erweist sich ein großer Körper als Nachteil - doch nicht immer, wie eine neue Studie zeigt.

Große Pac-Man fressen viel. Viele Kleine allerdings auch
Laura Chambliss/ Studio Yopp

Große Pac-Man fressen viel. Viele Kleine allerdings auch

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Es gibt eine Beobachtung in der Paläontologie, aus der Biologen eine Regel abgeleitet haben: Bei allen großen Massensterbe-Ereignissen der Vergangenheit starben die meisten Tiere oberhalb einer bestimmten Größe und Körpermasse aus. Was überlebte, war tendenziell eher klein und leicht.

Das erscheint sofort plausibel. Ein großes Tier braucht mehr Nahrung als ein kleines. Zudem braucht es die vorhandenen Ressourcen schnell auf, weil es große Massen konsumiert. Was aber, wenn der Nahrungsnachschub ausfällt?

Man hat das salopp die Pac-Man-Regel genannt: In Zeiten absoluter Not werde jedes Lebewesen zum Pac-Man, der fresse, bis er voll sei. Dann könne es sich weiter vermehren und so überleben.

Ein Riesen-Pac-Man, der große Quantitäten verzehrend durch die Ressourcen pflüge, scheitere spätestens dann, wenn nicht mehr genug da ist, ihn zu füllen. Dann sterbe er - und im Extremfall seine ganze Art. Ein kleiner Pac-Man hingegen überlebe, weil er Reste verzehre, bis es wieder reichlich Nachschub gäbe.

Wenn das so stimmte, wäre Körpergröße ein Faktor, der das Aussterbe-Risiko erhöht. Das scheint sich sogar mit unserer Erfahrung zu decken: So, wie einst die Saurier verschwanden oder am Ende der Eiszeit die Megafauna starb, während kleinere Tiere überlebten, scheinen uns auch heute vor allem die großen Tiere ganz besonders gefährdet zu sein.

Warum aber, fragte sich ein interdisziplinäres Team von Biologen, Physikern und Ökologen, sollten dann überhaupt so große Tiere heranwachsen, wenn das derart von Nachteil wäre?

Copes Gesetz: Größe ist ein Vorteil

Copes Gesetz behauptet ja etwas ganz anderes. Der amerikanische Paläontologe Edward Drinker Cope hatte im Verlauf der Evolution einer Tiergruppe eine Tendenz zum Größenwachstum beobachtet. Auch hier war die Erklärung schnell gefunden: Zum einen begünstige Körpermasse ein großes Tier in direkter Konkurrenz mit einem kleineren. Zum anderen biete Körpermasse dem Tier günstigere Stoffwechselbedingungen.

Einfach ausgedrückt muss man im Verhältnis zur Körpermasse weniger Nahrung oder Energie zuführen, um ein großes Tier warm und aktiv zu halten, als bei einem kleinen Tier. Oder um es anders zu formulieren: Ein vier Tonnen wiegender Elefant frisst deutlich weniger als in gleicher Zeit vier Tonnen Spitzmäuse zu sich nehmen würden. Kleine Tiere haben eine höhere Stoffwechselrate - sie verbrauchen ihre Energien weit schneller als große Tiere.

Stabil ist eine Art dann, wenn die Zahl ihrer Individuen, ihre Körpermasse und die damit verbundenen Energiebedürfnisse in Einklang mit dem Energieangebot in ihrer Lebenswelt stehen. Fällt dieses Energieangebot, haben große Tiere gegenüber kleineren bis zu einem bestimmten Punkt einen Vorteil: sie halten Fastenzeiten deutlich länger durch, weil sie in ihrem Fettgewebe mehr Energiereserven speichern. Im Falle "kleinerer" Katastrophen dürften große Tiere so Vorteile gegenüber kleineren verbuchen.

Zum Vorteil wird die kleine Körpergröße erst dann, wenn diese Fastenzeit zu lang dauert: Verbraucht das Großtier seine Energiereserven, stirbt es. Und weil es im Vergleich zum Kleintier stets relativ wenige Exemplare davon gibt, steigt auch das Aussterberisiko.

Das im Vergleich weit zahlreichere Kleintier hat im Falle großer katastrophaler Ereignisse mit langen Nachwirkungen bessere Chancen, weil zumindest das Individuum mit geringem Nahrungsangebot auskommt. Das Sterben der Masse der Individuen bedeutet kein Erlöschen der Art, wenn das kärgliche Nahrungsangebot für genügend viele verbliebene Exemplare ausreicht.

Alles ist eine Frage der Relationen

All das sind Faktoren, die das bloße Pac-Man-Modell des Aussterbens nicht berücksichtigt. Justin Yeakel, Chris Kempes und Sidney Redner entwickelten nun einen eigenen Ansatz, der die Pac-Man-Regel in den Kontext von Stoffwechsel-Daten stellt. Sie entwickelten daraus ihr "Nutritional State-structured Model (NSM)", dass sie in "Nature Communications" veröffentlichten: Ein Regelwerk, das verschiedene Faktoren einbezieht. Ziel ist es, daraus den Punkt der Stabilität für eine Art zu errechnen - und im Umkehrschluss eben auch ihr Aussterberisiko.

Tatsächlich bilde das Modell Beobachtungen vergangener Entwicklungen und Aussterbeereignisse gut ab, behaupten die Autoren. Justin Yeakel: "Als wir Daten darüber in das Modell einpflegten, wie schnell Tiere Körperfett aufbauen oder aufbrauchen, wenn sie Nahrung finden oder eben nicht, begannen die errechneten Daten sich immer mehr den Maßstäben anzunähern, die wir aus der Beobachtung ökologischer und evolutionärer Beziehungen kennen."

Unter normalen Bedingungen sei Größe etwas Positives. Das "energetisch ideale Säugetier", ergab sich aus den Formeln, wäre etwa zweieinhalbmal so schwer wie ein Afrikanischer Elefant. Yeakel: "Besonders überraschend war, dass das Modell damit präzise das maximale Körpermaß für Säugetiere errechnete, das wir von Fossilien her kennen." Zum Beispiel in Form des vor rund 22 Millionen Jahren ausgestorbene Paraceratherium, eines gigantischen Nashorn-Verwandten.

Vor allem aber habe das Berechnungsmodell auch eine praktische Anwendbarkeit, sagt der Biologe Chris Kempes: "Es ermöglicht Prognosen über das Aussterberisiko einer Art und erlaubt uns Einschätzungen darüber, wie weit sich Populationen vom Punkt ihrer höchsten Stabilität entfernt haben." Und das, ergänzt Sidney Redner, mag dabei helfen, Ressourcen zu managen und gefährdete Arten vor dem Aussterben zu bewahren.

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