Valentin Fischer wollte schon immer Fossilien untersuchen und über Dinosaurier oder ausgestorbene Säugetiere forschen. An der Universität sollte er dann erst einmal die Knochen etlicher ausgestorbener Meeresreptilien sortieren, so auch von Ichthyosauriern, die lange Zeit von den Paläontologen wenig beachtet wurden. Auch Fischers Traumjob war es eigentlich nicht. "Es war mehr nach dem Motto: Oh, diese langweiligen Ichthyosaurier", erinnert sich der Forscher an die Zeit zurück. "Mit ihrer spitzen Schnauze und den großen Augen sehen sie irgendwie alle gleich aus."

Fischer schob seine Unlust beiseite und begann pflichtbewusst die im Forschungszentrum in Frankreichs Provinz gelagerten Knochen zu sortieren. Unter den lieblos in Plastikboxen gestopften Fossilien war auch ein Ichthyosaurierschädel, der in der Erde von Ameisen zerfressen und durch Baumwurzeln beschädigt worden war. Fischer reinigte ihn gründlich und erkannte bald, dass es sich um eine völlig neue, der Wissenschaft bisher unbekannte Art handeln musste. Als er sich mehr mit ihm beschäftigte, packte es ihn dann richtig. Inzwischen arbeitet er an der Université de Liège in Belgien, wo mittlerweile sieben bisher unbekannte Ichthyosaurier beschrieben wurden – von einem tunfischähnlichen Reptil mit dünnen, scharfen Zähnen bis zu einem Tier, so groß wie ein Killerwal und mit einer Schnauze wie der eines Schwertfisches.

Die paläontologische Forschung erlebt derzeit eine wahre Renaissance der Ichthyosaurier, und Fischer ist mittendrin. Nachdem die Tiere jahrzehntelang unbeachtet blieben, beschäftigen sich nun immer mehr Wissenschaftler mit den Reptilien, die mehr als 150 Millionen Jahre lang zur Zeit der Dinosaurier zu den wichtigsten Räubern der Meere gehörten (siehe "Monster der Meere"). Das wieder erwachte Interesse brachte schon jede Menge neue Daten. In den letzten beiden Jahrhunderten des vergangenen Jahrtausends wurden etwa 80 Ichthyosaurier-Spezies und nahe Verwandte entdeckt. In den letzten 17 Jahren waren es weitere 20 bis 30 Arten, erzählt der an Vertebraten forschende Paläontologe Ryosuke Motani von der University of California in Davis. Die Zahl der veröffentlichten Papers ist wahrlich in die Höhe geschossen. "Zurzeit arbeiten mehr Leute an Ichthyosauriern, als ich in all den Jahren meiner Laufbahn kennen gelernt habe", sagt Judy Massare von der State University of New York College in Brockport, wo schon seit den 1980er Jahren an ihnen geforscht wird.

Die größten Räuber der Meere in der Trias

Mit den gesammelten Daten lassen sich nun langsam die wichtigsten Fragen zu den Ichthyosauriern beantworten, sei es wie und wo sie sich entwickelten und wie schnell sie zu den Herrschern der Ozeane wurden. Die Gruppe war sogar noch umfangreicher und variabler als bis vor einiger Zeit gedacht, von frühen Kreaturen der küstennahen Gegenden, die sich wie Aale durch das Wasser schlängelten, bis hin zu riesigen Exemplaren, die zu Urzeiten die offenen Ozeane durchquerten, indem sie mit ihren kräftigen Schwänzen wedelten. "Sie konnten sich wie Wale überall hin bewegen", erklärt Motani. Einige konkurrierten in der Länge mit den Blauwalen (Balaenoptera musculus) und waren die größten Räuber der Meere in der Trias.

Die Wissenschaftler beschäftigen sich auch mit dem letzten Kapitel der Ichthyosaurier, das heißt ihrem Untergang in der Zeit der Oberkreide, etwa 30 Millionen Jahre vor dem Aussterben der Dinosaurier. Nach Ansicht mancher Forscher verschwanden die Fischechsen nicht zuletzt auf Grund der drastischen Umweltveränderungen. Diese Theorie ist eine Art Wiedergutmachung für das Image der Ichthyosaurier – früher hieß es nämlich, sie seien ausgestorben, als sich bessere Räuber wie wendige Haie entwickelten und sie verdrängten. Aber es gibt noch einen weiteren Grund, wieso sich viele Paläontologen wieder für Ichthyosaurier interessieren. Ihre entfernten Vorfahren waren nämlich Landreptilien, so dass sie ein besonders dramatisches Beispiel für eine der größten Veränderungen in der Evolution bieten, erklärt der Paläontologe Stephen Brusatte von der University of Edinburgh im Vereinigten Königreich. "Die Tiere haben ihren Körper, ihre Biologie und ihr Verhalten völlig verändert, um im Wasser leben zu können."

Schwimmstile/Augen
© Wes Fernandes/Nature; Illustration: Esther van Hulsen; ​Watson, T.: Beasts from the Deep. In: Nature 543, S. 603-607, 2017; dt. Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Den Ausdruck "Dinosaurier" gab es noch gar nicht, als im frühen 19. Jahrhundert ein seltsames Skelett an der Südwestküste Englands auftauchte, das die damals gerade einmal 13 Jahre alte Mary Anning mit ihrem Bruder entdeckte. Der Fund brachte der inzwischen gefeierten Fossilienjägerin immerhin 23 Pfund ein, eine beträchtliche Summe in jener Zeit. Außerdem inspirierte er das erste wissenschaftliche Paper über Ichthyosaurier, auch wenn der britische Chirurg Everard Home damals im Jahr 1814 fälschlicherweise von einem "Fisch, der nicht der Familie der Haie oder Rochen angehört" sprach. Kurz danach erkannten andere Naturforscher, dass dieses Fossil zu den Reptilien gehört. Die führenden Köpfe der Naturkunde staunten damals sehr über die Ichthyosaurier. Der Franzose und Vater der Vertebraten-Paläontologie Georges Cuvier nannte sie "unglaublich" und begründete mit ihrer Hilfe seine Theorie vom Massensterben auf der Erde durch das Auftreten wiederholter Katastrophen. Der britische Geologe Charles Lyell postulierte zwischenzeitlich sogar, Ichthyosaurier könnten wieder auf der Erde erscheinen, wenn dies die klimatischen Zyklen zuließen.

Später kam es dann zur Entdeckung der monströsen Landtiere, von denen viele mit kräftigen Zähnen ausgestattet waren. Die nun Dinosaurier genannte Gruppe von Lebewesen begeisterte die Öffentlichkeit und Wissenschaftler gleichermaßen, wodurch die Ichthyosaurier regelrecht "vom Thron gestoßen wurden", erzählt Fischer. So sammelten sich die Fossilien der Meeresreptilien unbeachtet zuhauf in den Museen, und ihre Lebensgeschichte blieb im Dunkeln.

Vom Landreptil zum Meerestier mit Augen wie Fußbälle

Dank des wieder erwachten Interesses und neuer Untersuchungen über Ichthyosaurus lassen sich diese Lücken langsam füllen, insbesondere zum Ursprung der Fischechsen. So kam es im Lauf der Evolution zu massiven Veränderungen ihrer Anatomie, und die ehemaligen Landreptilien wurden schlussendlich zu reinen Meerestieren. Dabei schrumpften ihre Arme, und die Hände wurden größer und bildeten seetaugliche Flossen. Außerdem entwickelten die Kreaturen die Fähigkeit, ihren Atem für lange Strecken, sogar bis zu 20 Minuten lang, anzuhalten. Bei vielen bildeten sich riesige Augen, bei einer Art sogar größere als Fußbälle, mit denen die Tiere auch in den dunklen Tiefen des Meeres sehen konnten. Nach Ansicht der Wissenschaftler fanden diese Veränderungen kurz vor oder nach dem apokalyptischen Massensterben statt, bei dem 80 Prozent der Meereslebewesen am Ende des Zeitalters Perm untergingen. Noch bis vor ein paar Jahren gab es allerdings keine Fossilien, mit deren Hilfe sich dieser Übergang hätte nachweisen lassen.

Schwimmstile
© Wes Fernandes/Nature, Schwimmstile nach: Ryosuke Motani; Watson, T.: Beasts from the Deep. In: Nature 543, S. 603-607, 2017; dt. Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Eines der ersten hilfreichen Fundstücke dabei war das Fossil einer Kreatur, die Motani als den seltsamsten frühen Ichthyosaurier bezeichnete, als er ihn mit seinen Kollegen in einem Kalksteinbruch in China entdeckte. Der Schädel hatte etwa die Größe einer Orange, und der Rumpf war von einer großen Knochenplatte umgeben, weshalb ihn die Wissenschaftler Sclerocormus parviceps nannten, abgeleitet vom griechischen Wort für "steifer Rücken" und dem lateinischen Ausdruck für "kleiner Schädel". Das Tier hatte vor 248 Millionen Jahren gelebt, also nur vier Millionen Jahre nach dem Massensterben am Ende des Perm. In einem nahe gelegenen weiteren Steinbruch fanden die Forscher noch eine stupsnasige Fischechse etwa desselben Alters, den Cartorhynchus lenticarpus. Dieser primitive Ichthyosaurier schleppte sich möglicherweise selbst mit Hilfe seiner großen Flossen an Land, so wie es heute noch die Seeschildkröten alljährlich tun.

Auch wenn diese frühen Exemplare nicht die direkten Vorfahren der fischförmigen Ichthyosaurier sind, so bringen sie uns einen "großen Schritt voran in Richtung Ursprung der Ichthyosaurier", erklärt die Paläontologin Erin Maxwell vom Staatlichen Museum für Naturkunde in Stuttgart. Die Fossilien zeigen beispielsweise, dass der Ichthyosaurus aus einem östlichen Teil des heutigen Südchina stammt. Zu ihrer Zeit war dies eine der wenigen Regionen der Erde, an denen Landpflanzen blühten. Die faulende Vegetation könnte die Meere mit Nährstoffen angereichert haben, überlegt Motani, so dass vielleicht "die an der Küste lebenden Tiere von der Nahrung im Meer regelrecht angelockt wurden".

"Sie geben uns einen Eindruck davon, wie aus einem an Land lebenden Reptil ein halb aquatisch lebendes und später fischähnliches Wesen werden konnte"
Stephen Brusatte

Eines der Lebewesen, Cartorhynchus, hatte große Schwimmflossen, die auch für das Leben an Land ganz gut geeignet waren, weshalb Motani auf terrestrische oder zumindest amphibische Vorfahren schloss. Damit wäre er ein naher Verwandter des terrestrischen oder amphibischen Vorfahren aller Ichthyosaurier. Anhand der schweren Knochen von Sclerocormus und Cartorhynchus schließt Motani auf ein Leben als Bodenbewohner, denn auch andere sich vom Land- zum Meereslebewesen entwickelnde Tiere durchliefen eine Phase als Bodenbewohner, erklärt er. Mit seinen neuen Daten hätten sie nun "Beweise dafür, dass auch Ichthyosaurus dieses schwierige Stadium durchlief, am Boden lebte und dort seine Nahrung suchte". Erst später lebten die Ichthyosaurier dann wohl im offenen Ozean. Auch andere Wissenschaftler sehen die Fossilien aus China als wertvolle Fundstücke zur Erklärung der Transformation vom Landtier zum Meereslebewesen. Sie sind "einige der interessantesten Reptilienfossilien, die in letzter Zeit überhaupt entdeckt wurden", sagt Brusatte. "Sie geben uns einen Eindruck davon, wie aus einem an Land lebenden Reptil ein halb aquatisch lebendes und später fischähnliches Wesen werden konnte."

Vorderflosse/Evolution
© Wes Fernandes/Nature, nach: Ryosuke Motani; Watson, T.: Beasts from the Deep. In: Nature 543, S. 603-607, 2017; dt. Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Der Ichthyosaurus selbst, der sich mit seiner langen Schnauze und dem abgeknickten Schwanz von seinen primitiven Vorfahren unterschied, trat erstmals in der frühen Trias auf und beherrschte schnell seine neue Umgebung. Anhand der Funde der letzten Jahre lässt sich zeigen, in welch großer Vielfalt die Fischechsen parallel zum Cartorhynchus und direkt danach auftraten. Betrachten wir nur einmal den Thalattoarchon saurophagis, der auch "Echsen fressender Herrscher der Meere" genannt wird und in etwa die Größe eines Killerwals hatte: Eines seiner Exemplare war schon vor 20 Jahren in Nevada entdeckt worden, musste dann aber bis 2008 auf seine vollständige Ausgrabung warten. Auf Grund der scharfen Zähnen handelte es sich eindeutig um einen "großen Fleischfresser oder Fleischreißer", der Fische und Ichthyosaurier jagte, erklärt der Paläontologe Martin Sander von der Universität Bonn, der Mitglied des Natural History Museum of Los Angeles County ist und an der Veröffentlichung beteiligt war. In der frühen Mitteltrias, etwa acht Millionen Jahre nach dem Massensterben am Ende des Perms, beherrschte die Kreatur die Meere und "fraß mehr oder weniger alles, was ihm unterkam", erklärt Sander.

Auf Spitzbergen, der norwegischen Inselgruppe nördlich des Polarkreises, gruben Forscher vor einiger Zeit tief im Permafrost nach einem großen, primitiven Ichthyosaurus, der aus der sehr frühen Trias stammen soll. Die Funde müssen erst noch genau untersucht werden, aber sie könnten Hinweise darauf geben, wie "die Entwicklung verrücktspielte, als das Wasser zum Lebensraum wurde", meint der Paläontologe Patrick Druckenmiller von der University of Alaska in Fairbanks und Teil des Spitzbergen-Teams. Nachdem die Forscher solch riesige Räuber im ehemaligen Meer entdeckten, ist zu vermuten, dass Lebewesen verschiedenster Größe und mit unterschiedlichsten Lebensformen den Ozean bevölkerten, nachdem die Erde am Ende des Perm verwüstet worden war. Nach seinem ersten Aufflammen hatte es der Ichthyosaurus aber erst einmal schwer, als in der späten Trias wieder massenweise Arten ausstarben, auf dem Land wie im Meer.

Aktuelle Forschungen stellen Ablauf in Frage

Die weitere Entwicklung der Ichthyosaurier ist dann noch relativ unklar. Die Paläontologen waren lange der Meinung, die Spezies hätte im Jura sehr unter dem allgemeinen Verlust an Biodiversität gelitten und sich nie richtig davon erholt. Die Fossilienfunde legen nahe, dass nur eine Hand voll Arten, alle mit gleichem Aussehen und ähnlicher Lebensweise, den Übergang vom Jura zur Kreidezeit vor 145 Millionen Jahren überlebten. Dann starb anscheinend die ganze Gruppe in der mittleren Kreidezeit aus, während die Dinosaurier für weitere 30 Millionen Jahre überdauerten, bis ein Asteroid auf die Erde traf und auch sie auslöschte. Möglicherweise war mangelnde Diversität der Grund dafür, dass sich die Ichthyosaurier-Arten nicht gegen Haie und andere aufkommende Meeresräuber behaupten konnten.

Riesen der Meere
© Wes Fernandes/Nature; Illustrationen: Esther van Hulsen; Watson, T.: Beasts from the Deep. In: Nature 543, S. 603-607, 2017; dt. Bearbeitung: Spektrum der Wissenschaft
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Die Untersuchungen und Daten der letzten Jahre haben den gesamten Ablauf allerdings in Frage gestellt. Wie neue Fossilienfunde zeigen, blühten wesentlich mehr Spezies in der Kreidezeit auf und hatten viel variablere Körperformen und Nahrungsquellen als bisher gedacht. Der Ruf des Ichthyosaurus ist dank Fischers Arbeiten nun wieder deutlich besser, nicht so sehr im Umfeld der stickigen Ausgrabungsstätten, sondern eher in den weniger bekannten Museen. "Beim Aufspüren von Fossilien draußen bei den Ausgrabungen bin ich sehr schlecht. Alles, was ich bisher von einem Ichthyosaurier gefunden habe, war ein einziger Wirbel", gesteht Fischer. Aber er hat Unmengen Museumsstücke untersucht, die teils schon ein ganzes Jahrhundert unbeachtet herumlagen, und er hat dabei eine ganze Reihe neuer Details zur Kreidezeit geliefert. Fischers Team und andere Forscher konnten inzwischen mindestens neun neue Spezies jener Zeit beschreiben.

Die Forscher gehen davon aus, dass es in Teilen der frühen Kreidezeit fast so viele Ichthyosaurier-Spezies gab wie im Jura. Dabei zeigte sich, dass die fischförmigen Reptilien namens Parvipelvia die einzige Gruppe der Ichthyosaurier war, die die Zeit von der Trias bis zur Kreidezeit überlebte und dabei in der Mitte der frühen Kreidezeit eine größere Formenvielfalt hatte als in jeder anderen Phase ihres Auftretens. "Die Diversität des Ichthyosaurus besonders in der Kreidezeit war wesentlich größer, als wir bisher dachten", erklärt Fischers Koautor Darren Naish von der University of Southampton im Vereinigten Königreich. Er spricht von einer wahren "Revolution der Ichthyosaurier der Kreidezeit".

Klimawandel ließ Urtiere aussterben

Später traf es die Ichthyosaurier dann gleich doppelt schwer, wie Fischers Analysen ergaben. Vor etwa 100 Millionen Jahren starben etliche Arten aus, und die wenigen Überlebenden folgten etwa fünf bis sechs Millionen Jahre später. Die Ursachen suchte Fischer nun in Umweltfaktoren und fand tatsächlich eine Korrelation von Klima und Aussterben in einer bestimmten Periode: Je höher die Temperaturschwankungen waren, desto mehr Ichthyosaurus-Spezies verschwanden. Auch laut anderen Wissenschaftlern könnten Klimaveränderungen wesentlich zum Aussterben der Urtiere beigetragen haben. Sie "bieten die bisher beste Grundlage für eine Hypothese und passen auch gut zu den Risiken für das Aussterben großer Raubtiere in unserer Zeit", erklärt Maxwell.

Für das Leben im Ozean war die mittlere Kreidezeit eine schwierige Zeit. Der Ichthyosaurier starb aus, als der Meeresspiegel hoch und der Sauerstoffgehalt des Wassers niedrig war. Auch viele andere Meereslebewesen, wie beispielsweise die Ammoniten, kämpften mit dem Überleben; der Ichthyosaurier ist da vielleicht "nur ein kleine Facette von etwas viel Größerem", überlegt Fischer. Er untersucht nun, ob anderen Meeresräubern der Kreidezeit dasselbe Schicksal widerfuhr. Fischers Forschungsdaten und Ergebnissen stimmen allerdings nicht alle Experten zu. So findet Motani das beschriebene Szenario zwar plausibel, die statistische Auswertung der Daten zur Bestimmung des Zeitraums kann er so aber nicht akzeptieren. Fischer stellt das Verschwinden der Reptilien in den Zeitraum vor etwa 94 Millionen Jahre. Wenn die Kreaturen aber nun zu einer anderen Zeit ausstarben, wäre die Korrelation zwischen ihrem Schicksal und den Klimaschwankungen nicht so deutlich. Trotzdem steht Fischer zu seiner Schlussfolgerung und hofft, dass immer mehr Fossilien der Meeresreptilien aus der Kreidezeit auftauchen und die Hypothese untermauern.

Die Diskussion über die letzten Tage der Ichthyosaurier wird noch einige Zeit andauern, während sich die Wissenschaftler auf die Suche nach der treibenden Kraft hinter dem Aussterben einer so erfolgreichen Tiergruppe machen. Sie hoffen auch klären zu können, wieso die Ichthyosaurier am Ende der Trias ausstarben und wie dies ablief. Dabei würde es natürlich helfen, mehr Fossilien und Techniken zur Sedimentdatierung zur Verfügung zu haben, wie sie bereits bei den bisherigen Untersuchungen zu Ichthyosauriern eingesetzt wurden. Damit ließe sich die Geschichte der Arten wesentlich genauer schreiben. Die neuen Diskussionen und Unstimmigkeiten stören Motani nicht. Er sehnt die einsamen Tage als einer der wenigen Ichthyosaurier-Spezialisten keineswegs wieder herbei, nicht zuletzt weil es damals sehr schwierig war, Veröffentlichungen in den Review zu bringen. Ganz im Gegenteil, es freut ihn, wenn immer mehr Wissenschaftler die Tiere als "hübsch anzusehen und gut adaptiert" bezeichnen. In den Augen Motanis und anderer Experten erhalten die Ichthyosaurier nun endlich die Aufmerksamkeit, die ihnen schon lange zusteht.