TurtleChron: Entwicklung einer Hornschuppenchronologie

Wie fast alle Reptilien und Amphibien sind auch Schildkröten ektotherm (kaltblütig bzw. wechselwarm), können ihre Körpertemperatur nicht regulieren und sind daher von Umweltbedingungen abhängig. In den wärmeren Monaten des Frühjahrs und Sommers beschleunigt sich ihr Wachstum und verlangsamt sich wieder im Winter. Ähnlich wie die Jahresringe eines Baumes zeigt sich dieses jahreszeitliche Wachstum als deutliche Linien auf den Hornschuppen des Schildkrötenpanzers, anhand derer sich auch das Alter des Tieres bestimmen lässt. Je nach klimatischen Schwankungen bilden diese Wachstumslinien ein Muster, das von allen Individuen geteilt wird, die unter den gleichen Bedingungen gelebt haben. Wie bei Baumringen kann dieses Wachstumsmuster zwischen verschiedenen Individuen abgeglichen werden, wenn sich ihre Lebensspanne ausreichend überschneidet. Auf diese Weise lässt sich eine Sequenz erstellen, die von lebenden Schildkröten ausgeht und über Panzern aus herpetologischen Sammlungen oder archäologischen Kontexten in die Vergangenheit zurückreicht. Der Panzer einer Schildkröte besteht zum größten Teil aus Keratin, das (wie alle Proteine) Kohlenstoff enthält: Kohlendioxid aus der Atmosphäre wird von Pflanzen gebunden, welche wiederum von Schildkröten gefressen werden, wodurch sich der Kohlenstoff im Keratin des Panzers ablagert. Ein Wachstumsring eines Schildkrötenpanzers konserviert somit das isotopische Signal jenes Jahres, in dem er entstanden ist. Das Isotopensignal jedes einzelnen Rings kann mit Hilfe der Radiokohlenstoffdatierung datiert werden und auf diese Weise Veränderungen der Umwelt dargestellt werden. Dieses Projekt zielt darauf ab dieses Isotopenarchiv zum ersten Mal zu untersuchen. TurtleChron könnte uns ermöglichen, regionale Schwankungen des Radiokohlenstoffgehaltes zu erkennen und somit Daten zu liefern, die nicht nur für die Rekonstruktion vergangener Klimaphasen wichtig sind, sondern auch die Erstellung regionaler und somit genauerer Kalibrierungskurven für die Radiokohlenstoffdatierung erlauben.

Schildkrötenpanzer bestehen hauptsächlich aus Keratin, einem Protein, das wie alle Proteine Kohlenstoff enthält. Dieser Kohlenstoff stammt aus der Atmosphäre, wird von Pflanzen aufgenommen und gelangt über die Nahrung in den Körper der Schildkröten, wo er schließlich im Panzer eingelagert wird. Das Projekt TurtleChron basiert auf der Idee, dass die Wachstumsringe im Panzer Informationen über die Umweltbedingungen des jeweiligen Jahres speichern. Durch die Messung des Radiokohlenstoffs in den einzelnen Ringen könnten Veränderungen in der Umwelt über die Zeit hinweg rekonstruiert werden. Ziel von TurtleChron war es, dieses isotopische "Archiv" in Schildkrötenpanzern erstmals systematisch zu untersuchen. Ein Schwerpunkt lag auf der Frage, ob sich regionale Unterschiede im Radiokohlenstoff erkennen lassen, was für die Rekonstruktion vergangener Klimaverhältnisse von Bedeutung wäre. Dazu wurden die Wachstumsringe einer Population von Landschildkröten untersucht, die ab den 1950er-Jahren auf dem Balkan lebten. Die Ringe wurden mit hochauflösenden digitalen Mikroskopen aufgenommen und mit dendrochronologischen Methoden analysiert, wie sie sonst bei Baumringen verwendet werden. Das Projekt stieß auf mehrere Herausforderungen. Erste Versuche mit Makrofotografie und 3D-Rekonstruktion lieferten nicht die nötige Auflösung. Der Umstieg auf digitale Mikroskopie ermöglichte detailliertere Aufnahmen, jedoch hatten nur wenige Individuen lange genug gewachsene Sequenzen für eine aussagekräftige Analyse. Innerhalb einzelner Schildkröten konnten kompatible Wachstumsstrukturen festgestellt werden, der Vergleich zwischen verschiedenen Individuen gestaltete sich jedoch schwieriger. Die Ergebnisse führten zu überraschenden Erkenntnissen: Wachstumsstrukturen im Panzer sind individueller als bisher angenommen, Schildkröten bilden oft mehr als einen Ring pro Jahr, und die Platten entlang des Rückens zeigen leicht unterschiedliche Muster im Vergleich zu den seitlichen Platten. Obwohl die Methode nicht die erwarteten klimatischen Daten lieferte, gewann das Projekt wichtige Einsichten in die Biologie der Schildkröten. TurtleChron zeigt, dass einzelne Tiere unterschiedlich auf Umweltveränderungen reagieren, und liefert neue Erkenntnisse über Variabilität im Populationswachstum und mögliche Anpassungsstrategien. TurtleChron macht sichtbar, dass selbst scheinbar alltägliche Tiere wie Schildkröten verborgene Geschichten in sich tragen. Schon durch die Untersuchung von Wachstumsringen im Panzer lassen sich Rückschlüsse darauf ziehen, wie einzelne Tiere mit Umweltveränderungen umgehen - ein Hinweis darauf, dass die Archive der Natur überall um uns herum existieren und nur darauf warten, entdeckt zu werden.