Elefanten Erst kam das Gras, dann der passende Zahn

Stellten Elefanten ihre Ernährung auf Gras um, weil sich ihr Gebiss veränderte - oder umgekehrt? Forscher konnten dieses Rätsel jetzt anhand von Fossilien lösen. Angepasst hat sich demnach das Gebiss, allerdings mit erheblicher Verzögerung.
Frisst bevorzugt Gräser: Afrikanischer Elefant im Mole National Park, Ghana

Frisst bevorzugt Gräser: Afrikanischer Elefant im Mole National Park, Ghana

Foto: Patrick Bennett

Vor etwa acht Millionen Jahren wandelte sich der Elefant vom Blätter- zum Grasfresser. Seine Zähne aber passten sich zunächst nicht an diese Nahrungsumstellung an. Das berichtet Adrian Lister vom Natural History Museum London jetzt im Fachmagazin "Nature" .

Der Paläontologe konnte mit Hilfe von Fossilienfunden belegen, dass Elefanten anfingen zu grasen, lange bevor ihre Zähne daran angepasst waren. Zwar ist bekannt, dass sich Grasfresser aus Blätterfressern entwickelten, die ihre Nahrung von den Bäumen pflückten. Unklar war jedoch, ob dieser Wechsel vor oder nach Entwicklung der neuen Zähne stattfand.

Die aktuelle Untersuchung beantwortet diese Frage – zumindest für vorzeitliche Rüsseltiere: Erst Millionen Jahre nachdem sich die frühen Elefanten auf das offene Grasland bewegt hatten, änderte sich auch die Morphologie ihrer Zähne, so das Ergebnis der Studie.

Zähne moderner Elefanten sind länger

Die Vorfahren heute lebender Elefanten besaßen niedrige abgerundete Zähne. Mit diesem Gebiss waren sie gut an das Nahrungsangebot in Wald und Baumsavanne angepasst. Die Zahnkronen moderner Elefanten hingegen sind viel höher.

Die Struktur des Elefantengebisses änderte sich zu einer Zeit klimatischen Wandels in Afrika: Trockene, dürre Bedingungen verdrängten den Wald zugunsten von Graslandschaften. Gräser sind sogenannte C4-Pflanzen. Anders als etwa Bäume, die als C3-Pflanzen mit dem Grundtypus der Photosynthese arbeiten, schalten C4-Pflanzen noch einen Schritt vor die eigentliche Photosynthese: Sie fixieren Kohlenstoffdioxid zunächst räumlich vor, bevor sie den Stoff zu Kohlenhydraten aufbauen.

Besonders unter ariden Bedingungen haben C4-Pflanzen enorme Vorteile: Weil sie aktiv Kohlenstoffdioxid anreichern, verfügen sie über eine höhere Photosyntheserate. Sie können Wasser ökonomischer nutzen und halten heiße Temperaturen besser aus.

Anpassung dauerte drei Millionen Jahre

Lister hat die unterschiedlichen Kohlenstoff-Isotope in Fossilien untersucht. Isotope eines Elements verhalten sich chemisch identisch, unterscheiden sich aber in ihrer Masse. Kohlenstoff liegt besonders häufig in den zwei stabilen Isotopen C-12 und C-13 vor, wobei C-13 schwerer ist als C-12. Das Verhältnis dieser beiden Isotope verrät zum Beispiel auch, wann die ersten C4-Pflanzen auftraten. Denn diese fixieren mehr C-13-Isotope als C3-Pflanzen, die während der Photosynthese eher leichte Kohlenstoffdioxidmoleküle speichern.

Die Daten aus fossilen Bodenschichten und Zahnschmelz zeigen: Frühe Elefanten ernährten sich bereits hauptsächlich von C4-Pflanzen, als die Vegetation sowohl aus Grasland als auch aus großen Waldflächen bestand. Obwohl die gewohnte Nahrung noch ausreichend vorhanden war, änderten die Elefanten also ihr Verhalten. Sie spezialisierten sich auf Gras.

Zwischen der veränderten Nahrungsgewohnheit und der Entwicklung des dazu passenden Gebisses liegt eine erstaunlich große Lücke: Die Länge der Elefantenzähne änderte sich erst, als die Tiere bereits seit drei Millionen Jahren Grasfresser waren.

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