Evolution und Aussterberisiko von Haien und Rochen

Haie und Rochen (Elasmobranchii) gehören zusammen mit den Chimären (Holocephali) zu den letzten lebenden Vertretern der Knorpelfische (Klasse Chondrichthyes), einer sehr alten Wirbeltiergruppe, welche seit über 400MillionenJahrenexistiert undalle fünf Massenaussterbeereignisse überlebt hat. Im Laufe ihrer Evolution entwickelten sie eine Reihe morphologischer und biologischer Merkmale, die es ihnen ermöglichten, sich an Veränderungen in ihrer Umwelt anzupassen und verschiedene ökologische Nischen in aquatischen Nahrungsnetzen als Meso- oder Topprädatoren zu besetzen. Momentan erlebt unser Planet ein durch den Menschen erzeugtes Artensterben, das den Massenaussterbeereignissen der Vergangenheit sehr ähnlich ist. Obwohl Haie und Rochen sehr gut angepasste Räuber sind, werden auch sie nicht von diesem verschont - Schätzungen der IUCN Red List zufolge ist ein Drittel aller Arten vom Aussterben bedroht. Dabei kann bereits das Aussterben einiger weniger Arten dieser bedeutungsvollen Gruppe zu erheblichen Einschnitten in ihrem Stammbaum mit erheblichem Verlust von Jahrmillionen evolutionärer Geschichte führen. Viele Fragen bezüglich der Anpassungsfähigkeit von Haien und Rochen sind noch nicht geklärt, beispielsweise wie genau sie die vergangenen Massensterben bewältigt haben, was die Entwicklung morphologischer Merkmale und der damit einhergehenden Baupläne antreibt, mit welcher Geschwindigkeit und zu welchem Zeitpunkt neue wichtige morphologische Merkmale entstanden sind, ob Veränderungen im Erscheinungsbild regelmäßig stattfanden oder nach Aussterbeereignissen zunahmen, oder wie biologische Merkmale (z.B. Körpergröße) sich im Laufe der Evolution verändert haben. Um all diese Fragen zu beantworten ist ein multidisziplinärer Ansatz erforderlich, bei welchem morphologische Daten (z.B. Skelett- und Zahnmerkmale), verschiedene Verfahren und Methoden zurDatierung evolutionärer Ereignisse mitMethodenzur Berechnungvon Verwandtschaftsverhältnissen, Dauer evolutionärer Linien, Entstehungsraten,biologischer Merkmale und Fossilisierung innerhalb eines einheitlichen, zeitlich datierten Stammbaumes kombiniert werden. Dieser datierte Stammbaum wird entscheidend für unser Verständnis über die Evolution von Haien und Rochen und der Entwicklung biologischer Merkmale sein, die dazu beigetragen haben, dass Elasmobranchier zu den Top-Räubern der heutigen Meere wurden. Darüber hinaus wird das neu gewonnene Verständnis über die Rolle verschiedener biologischer Merkmale für das Überleben und die Langlebigkeit von Haien und Rochen als Grundlage dienen, um Schutzmaßnahmen für diese Gruppe innerhalb eines evolutionären Konzeptes zu formulieren, um so ein Maximum an morphologischer Diversität und Bauplänen zu erhalten und damit den Fortbestand dieser Gruppe in sowohl naher als auch ferner Zukunft zu sichern. Univ.-Prof. Dr. J. Kriwet, J. Türtscher, MSc und P. L. Jambura, MSc von der Universität Wien werden mit Unterstützung von Dr. G. Naylor (Univ. Florida, Gainesville, U.S.A.) und Dr. G. Marramà (Univ. Turin, Italien) dieses Projekt durchführen.

Haie und Rochen (Elasmobranchii) sind die letzten lebenden Vertreter einer ehemals sehr vielfältigen Wirbeltiergruppe. Alle heute lebenden Gruppen haben ihren Ursprung vor ca. 200 Millionen Jahren. Sie entwickelten vielfältige morphologische und biologische Merkmale, die zu ihrem evolutionären Erfolg beitrugen und es ihnen ermöglichten, eine Vielzahl verschiedenster ökologischer Nischen als Meso- oder Apex-Räuber zu besetzen. Aber trotz ihres evolutionären Erfolgs bedrohen anthropogene Einflüsse derzeit über 30 % aller Arten. Das Aussterben von nur wenigen Arten dieser evolutionär bedeutsamen Gruppe kann zu einem erheblichen Verlust an Evolutionsgeschichte dieser Gruppe und zu massiven Umweltstörungen führen. Aber ihre Zukunftsperspektiven und welche Eigenschaften ihre evolutionäre Fitness erhöhen sind nach wie vor unklar. Um dies besser zu verstehen und eventuelle Aussagen zu Schutzmaßnahmen treffen zu können, muss die Evolutionsgeschichte dieser ökologisch wichtigen Räuber besser verstanden werden. Dafür wurde das Projekt in drei Arbeitspakete unterteilt. Im ersten (Taxonomie & Systematik; 14 Beiträge) konnten viele bisher ungelöste taxonomische Aspekte und auch die systematische Position von fast 50 ausgestorbenen Taxa, aber auch von vielen heute lebenden Rochen geklärt werden. Diese Informationen waren für die weiteren Untersuchungen unabdingbar. Die wichtigsten Schlussfolgerungen des zweiten Arbeitspaketes (Diversitätsanalysen, 10 Beiträge; Naturschutz; 6 Beiträge) sind, dass sowohl abiotische (Klima, Plattentektonik, schwankende atmosphärische CO2-Konzentrationen) als auch biotische Faktoren (demografische Muster, Physiologie, Vorkommen von Kinderstuben) Schlüsselfaktoren für ihrer Diversitätsentwicklung in der Tiefenzeit waren, aber keine Konkurrenz mit anderen Prädatoren. Die Identifizierung von Kinderstuben ist wichtig, um z.B. besonders schützenwerte Gebiete zu identifizieren. Im letzten, und wichtigsten Arbeitspaket (Morphologie & Merkmalsevolution; 15 Beiträge) wurden (1) spezifische morphologische Merkmale und ihre Bedeutung für die Rekonstruktion von Verwandtschaftsverhältnissen (z. B. Labialknorpel, Neurokranium) untersucht, (2) Formanalysen zur Identifizierung morphologischer Merkmale durchgeführt, die auch für die Taxonomie und Systematik nützlich sind (und damit auch zu AP1 beitragen) und (3) die Entwicklung von Merkmalen (z. B. Zähne, Unterkiefer, Brustflossen, Körpergröße) analysiert, um so ein besseres Verständnis makroevolutionärer Dynamiken zu bekommen. Die Ergebnisse dieser Arbeitspakete sind notwendig, um den relativen Beitrag einer Art zur evolutionären Vielfalt und zum aktuellen Aussterberisiko von Taxa misst, um Arten zu identifizieren, die sowohl evolutionär unterscheidbar als auch global gefährdet sind ("EDGE"-Arten). Mit diesem Ansatz ist es möglich, taxonomische Gruppen zu ermitteln, die vorrangig geschützt werden müssen. Die einzige diesbezügliche Studie ist unzureichend, da die systematische Position und das genaue Alter der einzigen fossilen Art für die zeitliche Kalibrierung,ungenau waren, was im Rahmen dieses Projektes aber gelöst wurde. Drei abschließende Studien sind in Fertigstellung: 1) Verwandtschaftsverhältnisse ausgestorbener Süßwasser-Rochen, 2) makroevolutionäre Dynamiken morphologischer Merkmale, sowie 3) eine mit den Ergebnissen einer umfassenden EDGE-Analyse, in der alle wesentlichen ausgestorbenen Gruppen berücksichtigt sind, deren systematische Position und genaues stratigraphisches Alter im Rahmen dieses Projekts ermittelt wurden. Diese abschließenden Studien werden bedeutsame Erkenntnisse für den künftigen Artenschutz liefern.