Neue Fossilienfunde aus North Canterbury in Neuseeland enthüllen eine überraschende Vielfalt urzeitlicher Arten, die kurz nach dem Massenaussterben lebten, das das Zeitalter der Dinosaurier beendete. Sie zeigen, wie frühe Pinguine leistungsstarke Anpassungen für das Leben unter Wasser und lange, speerartige Schnäbel entwickelten. Die Ergebnisse bestätigen die Rolle Neuseelands als Wiege der Pinguinevolution.

Von Vanesa De Pietri und Paul Scofield

Bemerkenswerte neue Fossilienfunde in Neuseeland führen zu einer grundlegenden Neubewertung unseres Verständnisses der frühen Evolution der Pinguine.

Wir wissen, dass die Antarktis während der Eozän-Epoche vor etwa 56 bis 34 Millionen Jahren die Heimat von mindestens zehn Arten war, darunter auch von Riesenpinguinen.

Unsere neuesten Erkenntnisse, die auf Fossilien aus einer Fundstelle in North Canterbury basieren, zeigen eine noch reichere und frühere Periode der Diversifizierung.

Diese Entdeckungen verändern die 66 Millionen Jahre alte Geschichte der Entwicklung der Pinguine nach dem verheerenden Massenaussterben in der Kreidezeit und im Paläogen, das auf den katastrophalen Asteroideneinschlag folgte, der die meisten Dinosaurier und viele terrestrische und marine Organismen auslöschte.

Lange Zeit blieb die frühe evolutionäre Reise der Pinguine weitgehend im Dunkeln. Die Fossilienaufzeichnungen für diese Seevögel waren sehr spärlich, insbesondere für den entscheidenden Zeitraum unmittelbar nach dem Massenaussterben.

Das machte es schwierig, herauszufinden, wie und wo die Pinguine ihre charakteristischen Anpassungen an das Wasser entwickelt haben. Unser bisheriges Wissen beschränkte sich auf eine Handvoll Exemplare, die nur Bruchstücke aus der tiefen Vergangenheit der Gruppe enthüllten.

Aber die neuen Fossilien helfen uns zu verstehen, wie sich die Pinguine von ihren frühesten Vorfahren zu den ikonischen Tauchern entwickelt haben, die wir heute kennen.

Der Waipara Greensand: eine paläontologische Goldmine

Eine Stunde nördlich von Christchurch auf der Südinsel Neuseelands ist das Waipara Greensand in Nord-Canterbury eine wahre paläontologische Fundgrube.

Diese einzigartige geologische Formation umfasst einen entscheidenden Zeitraum von etwa 62,5 bis 58 Millionen Jahren. Früher lieferte sie nur wenige Wirbeltierfossilien. Doch in jüngerer Zeit haben intensive Grabungen zahlreiche außergewöhnlich gut erhaltene Exemplare urzeitlicher Pinguine sowie die frühesten bekannten Vertreter anderer mariner Vogelgruppen zutage gefördert, darunter Tropikvögel und ausgestorbene Vögel mit Knochenzähnen.

Unsere jüngste Studie berichtet über eine Fülle neuer fossiler Ur-Pinguine aus diesem Gebiet. Wir haben vier neue Arten identifiziert, die vor etwa 62 bis 57 Millionen Jahren im Paläozän lebten. Sie reichten in ihrer Größe von etwas größer als Zwergpinguine bis hin zur Größe eines Kaiserpinguins.

Entscheidend ist, dass wir auch bedeutendes neues Material zu bereits bekannten urzeitlichen Arten fanden – darunter den ersten vollständigen Schädel von Muriwaimanu tuatahi, einer der frühesten beschriebenen Pinguinarten aus dem Waipara Greensand. Diese bemerkenswerten Fossilien erweitern das bekannte Spektrum an Vielfalt und Größen früher Pinguine erheblich.

Die Fauna des Waipara Greensand umfasst inzwischen mindestens zehn verschiedene Pinguinarten, von denen die größte etwa 1,6 Meter hoch war. Diese ursprünglichen Pinguine entstanden vermutlich nach dem Aussterben großer Meeresreptilien und nutzten möglicherweise neu entstandene ökologische Nischen – frei von ernstzunehmender Konkurrenz oder Bedrohung durch große Säugetiere.

Die Evolution von Anpassungen an das Tauchen

Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die frühe Evolution der Pinguine vor allem auf tiefgreifende Veränderungen ihrer Flügel, ihres Brustgürtels (Schulterknochen) und ihrer Füße konzentrierte. Alle wurden für einen kraftvollen Antrieb unter Wasser optimiert.

Im Gegensatz zu ihren heutigen Verwandten besaßen diese frühen Formen vermutlich noch flexiblere, „alkenartige“ Flügel mit einem beweglichen Handwurzelgelenk, statt der starren, steifen Flossen, die wir heute sehen.

Ein wichtiger Beweis dafür ist der Humerus (Oberarmknochen). Die frühesten Arten hatten einen kürzeren Ansatzpunkt für den Musculus supracoracoideus. Dieser verlängerte sich bei späteren Arten nach und nach, was ein überzeugender Beweis für eine zunehmende Spezialisierung auf das Tauchen mit Flügeln ist, da dieser Muskel für das Anheben des Flügels während des kräftigen Unterwasserschlags entscheidend ist.

Diese rasanten Veränderungen des Flügelapparats im Paläozän stellten vermutlich einen bedeutenden evolutionären Sprung dar. Sie ebneten den Weg für die weitere Ausbreitung der Pinguine im späteren Eozän

Interessanterweise trugen diese frühen Formen außergewöhnlich lange, dolchartige Schnäbel, was auf eine deutlich andere Ernährungsstrategie im Vergleich zu heutigen Pinguinen hindeutet – vermutlich das Aufspießen von Fischen, anstatt die Beute mit kürzeren, kräftigeren Schnäbeln aktiv zu verfolgen.

Dies stellt eine tiefgreifende Veränderung in der Nahrungsökologie dar, die sich über Millionen von Jahren entwickelt hat. Die Schnabellänge blieb während der frühen Pinguinevolution mehr als 20 Millionen Jahre lang erstaunlich stabil, während die Morphologie der Gliedmaßen schnell verfeinert wurde.

Eine wirklich aufregende Entdeckung ist, dass wir bei diesen alten Pinguinen zum ersten Mal auch Gastrolithen (Magensteine) gefunden haben. Lebende Pinguine nehmen diese Steine regelmäßig zu sich, und der Fund liefert wichtige Hinweise auf die Ernährung und möglicherweise die Auftriebskontrolle der alten Arten.

Neuseeland als Wiege der Pinguinevolution

Die Abfolge von Fossilien zunehmend moderner aussehender Pinguinformen im Waipara Greensand untermauert die Bedeutung Neuseelands als entscheidende Region für die Pinguinevolution.

Die neu entdeckten Arten decken ein breites Größenspektrum ab, wobei einige der ältesten Formen zugleich die kleinsten waren. Das deutet darauf hin, dass frühe Formen wahrscheinlich von späteren, weiter entwickelten Arten verdrängt wurden – ein Hinweis darauf, dass starker Selektionsdruck die frühe Evolution der Pinguine vorantrieb.

Die urzeitliche Umwelt Neuseelands, geprägt durch das auffällige Fehlen größerer landlebender Raubtiere, bot vermutlich einen günstigen Rahmen für die Entwicklung der Flugunfähigkeit bei verschiedenen Vogelgruppen – einschließlich der Pinguine.

Die Verfeinerung des Flügelapparats ermöglichte es diesen frühen Pinguinen vermutlich, sich gegen Ende des Paläozäns über die Region Neuseeland hinaus auszubreiten und neue Gewässer zu besiedeln.

Der Waipara Greensand zählt zu den weltweit ergiebigsten Fossilienfundstellen, wenn es um das Verständnis der frühesten Phasen der Pinguin-Evolution geht. Dieser Fundort verspricht weitere Entdeckungen und wird unser Wissen darüber, wie diese ikonischen Seevögel entstanden sind, noch vertiefen.

Die Autoren danken Gerald Mayr vom Senckenberg Forschungsinstitut und Museum in Frankfurt für seine Hilfe bei der Vorbereitung dieses Artikels.

Vanesa De PietriSenior Research Fellow in Paläontologie, Universität von Canterbury

Paul ScofieldAußerordentlicher Professor für Paläontologie, Universität von Canterbury

Dieser Artikel ist eine Neuveröffentlichung von The Conversation unter einer Creative Commons Lizenz. Lesen Sie den Originalartikel.