Pinguine sind vielleicht die beliebtesten Vögel auf der Erde, dank ihrer unglaublichen Lebenszyklen und charmanten Smoking-Auftritte. Unter ihrer langen Liste von Superlativen können Pinguine Temperaturen unter dem Gefrierpunkt und Sturmböen überleben, über 1600 Fuß tief tauchen, länger als 15 Minuten den Atem anhalten und wochenlang ohne Nahrung überleben, indem sie von gespeichertem Fett leben . Diese Tatsachen werden so oft wiederholt, dass sie manchmal ihr ursprüngliches Wunder verlieren. Im Gespräch mit K-12 Schulen als Gastredner, Ich habe festgestellt, dass die Hälfte des Klassenzimmers oft viele dieser Bits von Pinguin Trivia kennt, bevor die Präsentation sogar beginnt, dank populärer Bücher, TV-Specials, und der Film „March of the Penguins“.
Unser Wissen über Pinguine reicht jedoch über die heutige Menagerie von 19 Arten hinaus. Einige unserer größten Einblicke in diese unglaublichen Vögel stammen aus dem Fossilienbestand. Das Eintauchen in die Geschichte ausgestorbener Arten hat die Sichtweise von Paläontologen und Biologen auf Pinguine völlig verändert, oft auf überraschende Weise. Hier sind fünf Dinge, die Sie wahrscheinlich nicht über Pinguine wussten:
1. Pinguine sind uralte Vögel
Die meisten Menschen betrachten Pinguine als „moderne“ Vögel. Wir stellen sie uns nicht oft neben ausgestorbenen Tieren wie Mastodons vor, Aber Pinguine stammen aus der Zeit vor vielen der bekanntesten fossilen Säugetiere. Eigentlich, Die ältesten Pinguinfossilien gehören zu den ältesten Fossilien, die von einer Gruppe lebender Vögel entdeckt wurden. Waimanu („Wasservogel“ auf Maori) ist das früheste bekannte fossile Pinguin-Taxon. Zwei Arten von Waimanu sind bekannt: Waimanu Manneringi und der etwas jüngere und kleinere Waimanu Tuatahi. Beide Arten stammen von der Südinsel Neuseelands. Die ältesten Fossilien von Waimanu manneringi sind erstaunliche 61,6 Millionen Jahre alt . Waimanu lebte nur 4 Millionen Jahre nach den Dinosauriern und mehr als 50 Millionen Jahre vor den frühesten nahen Verwandten des modernen Menschen.
Waimanu hätte in einer ganz anderen Welt gelebt als heute. Das Klima war viel wärmer. Die plattentektonische Aktivität hatte die Kontinente noch nicht in ihre heutigen Positionen verlagert, so dass Südamerika und Australien immer noch an die Antarktis angeschlossen waren. Nur wenige große Säugetiere durchstreiften die Landschaft. Am wichtigsten war, dass die Ökosysteme der Ozeane in vielerlei Hinsicht weit geöffnet waren. Am Ende der Kreidezeit (vor 65, 5 Millionen Jahren) tötete das gleiche Massensterben, das die Dinosaurier auslöschte, auch viele Meeresreptilien wie Mosasaurier und Plesiosaurier sowie dezimierende Haie. Dies bot anderen Tiergruppen die Möglichkeit, ins Meer zurückzukehren, und Pinguine gehörten zu den ersten, die es nutzten. Waimanu und andere frühe Pinguine besiedelten die Ozeane, lange bevor sich die ersten vollständig aquatischen Wale und Flossenfüßer (Robben, Seelöwen und Walrosse) entwickelten.
Würden wir in der Zeit zurückreisen und eine Gruppe Waimanu an den Stränden von Proto-Neuseeland stehen sehen, wäre unser erster Gedanke höchstwahrscheinlich: „Ich denke, das ist ein Pinguin“. Dies liegt daran, dass Waimanu viele der Hauptmerkmale hatte, die wir als Merkmale von Pinguinen betrachten, aber auch in vielerlei Hinsicht anders war. Zu Beginn war Waimanu völlig flugunfähig. Es hätte auch das liebenswerte aufrechte Watscheln verwendet, das lebende Pinguine tun, wenn sie sich an Land bewegen, basierend auf Merkmalen der Beinknochen und der Notwendigkeit, die schweren Muskeln auszugleichen, die die Flossen antrieben. Diese Eigenschaften allein würden wahrscheinlich unser „Pinguinradar“ auslösen. Auf der anderen Seite deuten die schlanken Knochen des Schädels und der Flipper auf ein anmutigeres Profil hin. Waimanus Kopf und Hals sahen wahrscheinlich eher wie ein Kormoran aus als wie ein moderner Pinguin. Darüber hinaus weisen die Flügelknochen noch keine Hinweise auf die verriegelten Gelenke moderner Pinguine auf. Dieser alte Pinguin könnte in der Lage gewesen sein, seinen Flügel zu falten, etwas, das Sie nie einen lebenden Pinguin wegen seiner steifen brettartigen Flossen sehen werden.Waimanu war also ein Pinguin im Übergang, der immer noch mit einem neuen Skelettplan für den „Flug“ unter Wasser experimentierte und eine neue Nische erkundete, die von Meeresreptilien freigelassen wurde. Ein paar Millionen Jahre später, Diese primitiven Pinguine würden eine Vielzahl von Nachkommen aller Formen und Größen hervorbringen.
2. Riesenpinguine schwammen einst die südlichen Ozeane
Der lebende Kaiserpinguin, der für seinen erstaunlichen Polarmarsch gefeiert wird, erreicht eine Höhe von etwa 3 Fuß. Dies ist ein ziemlich beeindruckender Maßstab, da die meisten lebenden Pinguine vergleichsweise kleine Gefährten sind, die in der Nähe von zwei Fuß Höhe stehen. Noch, Es gab einmal eine Flottille ausgestorbener Arten, die leicht den größten Kaiser überragten.
Der größte von allen ist der rätselhafte Pachydyptes ponderosus, der nur aus ein paar beeindruckenden Flipper-Knochen bekannt ist, die vor fast hundert Jahren aus einem Kalkstein in Neuseeland gesammelt wurden . Während einer Forschungsreise im Jahr 2006 besuchte ich das Te Papa Tongarewa Museum, um dieses prächtige Exemplar zu studieren. Den Hauptflosserknochen von Pachydyptes in der Hand zu halten, war wie einen Ziegelstein zu halten. Der bereits feste und massive Knochen war durch die Versteinerungsprozesse noch dichter geworden.
Pachydyptes war ein echter Riese, aber es ist schwer zu rekonstruieren, wie groß die Art tatsächlich war, weil wir nur wenige Teile des Skeletts haben. Es ist riskant, einfach von einem lebenden Pinguin aus zu „skalieren“, denn wenn wir immer mehr Skelette finden, entdecken wir auch, dass ausgestorbene Pinguinarten unterschiedliche Körperpläne hatten. Einige waren kurz und kräftig, während andere groß und schlank waren.Einige der vollständigsten Skelette stammen aus Neuseeland und Peru , und diese neuen Funde deuten darauf hin, dass die höchsten Pinguine etwa 4 Fuß 6 Zoll an Land standen und etwa 5 Fuß lang durch das Wasser schwammen. Der Unterschied liegt am Hals und Schnabel, die gerade im schwimmenden Tier herausragen und daher mehr zur Länge als zur Stehhöhe beitragen. Solche Pinguine würden sicherlich jeden reisenden menschlichen Entdecker einschüchtern. Denken Sie daran, dass Pinguine sperrige Tiere sind – sie haben sehr starke „Flug“ -Muskeln, die es ihnen ermöglichen, sich durch Wasser zu treiben (das ~ 800-mal dichter als Luft ist) und sie wickeln sich auch in eine dicke Schicht von Blubber zur Isolierung und um Energie zu speichern. Ich würde sogar davon ausgehen, dass Dickhäuter in der Lage sind, einen Sumo-Wrestling-Wettbewerb mit jedem lebenden Pinguin und vielen Menschen zu gewinnen. Unten ist eine Lebensrekonstruktion einer ungenannten Pinguinart aus 27 Millionen Jahre alten Greensands aus Neuseeland, mit einem Kaiser und einer menschlichen Silhouette als Maßstab.
3. Pinguine haben sich NICHT in kalten Umgebungen entwickelt
Wenn die meisten Leute an Pinguine denken, denken sie „kalt.“ Dies ist sicherlich vernünftig, wenn man bedenkt, dass alle Anzeigen Pinguine als Lieferanten von eiskalten Getränken und gefrorenen Leckereien darstellen. Fernsehspecials und Filme wie „March of the Penguins“ konzentrieren sich auch auf die Pinguinarten, die in antarktischen Umgebungen leben, weil ihre Lebenszyklen so faszinierend sind. Viele der heute lebenden Pinguinarten leben jedoch außerhalb des Polarkreises. Einige leben sogar in sehr heißen Umgebungen, wie der Humboldt-Pinguin, der entlang der Küstenwüsten brütet, und der Galapagos-Pinguin, der tatsächlich am Äquator lebt.
Einige meiner eigenen Forschungen haben sich auf die evolutionären Beziehungen von Pinguinen konzentriert. Indem wir bestimmen, wo jede Art in den Stammbaum passt, können wir besser verstehen, wie die Pinguinentwicklung durch globale Veränderungen wie die Bewegung der Kontinente und den Klimawandel geprägt wurde. Wir haben Waimanu, den ältesten Pinguin, bereits getroffen. Diese Art ist auch die basalste (primitivste) Art im Pinguinbaum, was darauf hindeutet, dass Pinguine ihren Anfang in Neuseeland hatten, wo die Waimanu-Fossilien gefunden werden. Pinguine tauchen erst später in der Antarktis auf, und wenn sie es tun, genießt der südliche Kontinent immer noch eine warme Phase ohne permanente Eisschilde.Analysen von Pinguinknochen und DNA legen nahe, dass der König- und der Kaiserpinguin die basalste der lebenden Arten sind (die erste, die den modernen Teil des Pinguin-Evolutionsbaums abgespalten hat). Da beide eisige Umgebungen bewohnen, könnten wir natürlich annehmen, dass Pinguine an solchen Orten entstanden sind, wenn wir nur die lebenden Arten selbst hätten, die uns führen. Wenn wir jedoch anfangen, fossile Pinguine zum Evolutionsbaum hinzuzufügen, materialisiert sich ein ganz anderes Bild . Während des Paläozäns, dem Zeitintervall, in dem Waimanu erschien, war das Klima viel wärmer als heute: Die durchschnittliche globale Meerestemperatur war etwa 6-8 ° C höher als heute. Gleiches gilt für das Eozän, die Zeit, in der viele der Riesenpinguine gediehen. So entwickelten und diversifizierten sich frühe Pinguine lange bevor sich polare Eiskappen bildeten. Ihre Umgebung ähnelte eher der des afrikanischen Eselspinguins, der hier einen warmen Tag am Strand genoss, als die von Kaisern und Adélies bevorzugten Eisschilde.
Zu verstehen, dass sich Pinguine in einem warmen Klima entwickelt haben, macht einen großen Unterschied für die Art und Weise, wie wir ihre Entwicklung untersuchen. Wir können nicht alle interessanten Veränderungen in den Knochen und Federn von Pinguinen erklären, indem wir sagen, dass sie mit dem Überleben in Gletscherumgebungen zusammenhängen, weil wir wissen, dass sie sich zuerst in wärmeren Zeiten entwickelt haben. Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie die Paläontologie die Art und Weise beeinflussen kann, wie Biologen lebende Tiere betrachten.
4. Einige ausgestorbene Pinguine waren Speerfischer
Schauen Sie sich den unten abgebildeten Schädel genau an und Sie würden ihn wahrscheinlich immer noch nicht als Pinguin erkennen. Der Schnabel ist bemerkenswert lang, nimmt 2/3 des Schädels ein und besteht aus mehreren Knochen, die zu einer einzigen speerartigen Form verschmolzen sind. An der Spitze, wo normale Pinguine einen leichten Haken haben, um Beute zu fangen, ist der Schnabel in diesem Pinguin gerade und spitz. Dies ist Icadyptes salasi, ein Speerschnabelpinguin aus Peru .Icadyptes salasi wurde in 34 Millionen Jahre alten Sedimenten vom Meeresboden entdeckt, die von plattentektonischen Kräften heftig auf den Kontinent getrieben wurden. Dieses Fossil war ein wichtiger Fund, weil Schädel im Fossilienbestand der meisten Gruppen sehr selten sind, und Pinguine sind keine Ausnahme. Über 5000 Pinguinknochen des einen oder anderen Typs wurden von Paläontologen gesammelt, aber vielleicht sind zwei Dutzend Schädel bekannt und die meisten sind sehr schlecht erhalten. Da immer mehr Pinguinschädel gefunden werden, sind mehrere weitere Schnäbel ans Licht gekommen und es scheint, dass ein sehr langer Schnabel zumindest für die größeren Arten der Standard war. In einigen dieser anderen Fossilien, der Schnabel ist in der Nähe der Länge in Icadyptes gesehen, aber die Knochen sind weniger fest miteinander verschmolzen.
Was könnte ein Pinguin mit diesem bizarren Schnabel machen? Möglicherweise gibt es Hinweise auf andere Bereiche des Skeletts, z. B. die Halswirbel. Diese Knochen zeigen sehr stark entwickelte Befestigungsstellen für Muskeln, die Kraft und vielleicht Widerstand gegen den Schock von Stößen vermitteln würden. Unsere beste Vermutung ist, dass Icadyptes Speerfischte und mit seinem kräftigen Schnabel große Fische und Tintenfische aufspießte. Es wäre ein ehrfurchtgebietendes Raubtier gewesen, und nicht etwas, mit dem Sie während einer Aquarienschau freiwillig schwimmen würden.
5. Alte Pinguine trugen Mäntel aus roten und grauen Federn
Farbe bleibt in der Regel unbekannt für ausgestorbene Tiere. In den meisten Fällen werden Schuppen, Fell und Federn während des Versteinerungsprozesses zerstört, wobei nur Knochen zurückbleiben. Selbst wenn Spuren von Weichteilen wie Federn erhalten bleiben, hinterlassen sie oft nur einen dunklen Kohlenstofffilm oder einige Eindrücke. Manchmal hinterlässt Farbe jedoch einen mikroskopischen Fingerabdruck. Dies geschieht in Form von Melanosomen, winzigen pillenförmigen Bestandteilen von Zellen, die Strukturen wie Vogelfedern und Säugetierhaaren Farbe verleihen. Zum Glück für Paläontologen sind Melanosomen hart. Sie können Millionen von Jahren überleben und viele andere biologische Substanzen überdauern. Paläontologen haben sie an scheinbar unwahrscheinlichen Orten entdeckt, wie im versteinerten Tintensack eines ausgestorbenen Tintenfischs .Einer der überraschendsten Orte, an dem Melanosomen gefunden wurden, befindet sich in einer Reihe von 36 Millionen Jahre alten Pinguinfedern der Art Inkayacu paracasensis . Diese Art ist sehr wichtig, da sie der einzige fossile Pinguin ist, der Federn und Haut bewahrt, eine unglaubliche Seltenheit für Meeresfossilien. Inkayacu paracasensis zeigt, dass Pinguine ihre spezialisierten kleinen, schuppigen, abgeflachten Federn tief in der Vergangenheit entwickelt haben. Die Melanosomen zeigen auch, dass die Federn einen unerwarteten Farbton hatten.
Man könnte Hinweise auf eine schwarz-weiße Beschichtung von Federn in Inkayacu vermutet haben. Schließlich folgt jeder lebende Pinguin mit Ausnahme des kleinen Blauen im Wesentlichen dem gleichen Farbschema – oben schwarz, unten weiß. Dies wird als nützlich beim Gegenschatten von Pinguinen angesehen, um es Raubtieren oder Beutetieren zu erschweren, sie vor dem Hintergrund zu erkennen. So, Es ist eine völlige Überraschung, dass die Formen der fossilen Melanosomen denen moderner rotbrauner und grauer Federn entsprachen. Dies deutet darauf hin, dass Inkayacu ein radikal anderes Aussehen hatte als die heutigen Pinguine mit Smoking. Noch vor wenigen Jahren hätte niemand vermutet, dass Melanosomen in den fossilen Federn konserviert werden könnten, was ein gutes Beispiel dafür ist, wie neue Fortschritte neue Entdeckungen ermöglichen.
Alte Pinguine haben uns eine faszinierende Geschichte zu erzählen. Seit 2005 wurden zehn neue ausgestorbene Pinguinarten entdeckt. Sicherlich sind noch mehr unterwegs. Niemand hätte vor ein paar Jahren Speerschnabelpinguine mit roten Federn vorhergesagt, und die nächste Runde der Entdeckungen wird sicherlich noch einige Überraschungen beinhalten.
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Bildnachweis:
Abbildung 1: Zusammengesetztes Skelettbild von Waimanu von Tatsuro Ando und Lebensrekonstruktion von Waimanu tuatahi (Kunstwerk von Chris Gaskin, ©Geology Museum, University of Otago). Verwendet mit Genehmigung; Abbildung 2: Foto von Pachydyptes und Adélie Penguin Flipper bone nebeneinander, vom Autor; Abbildung 3: Skalierte Rekonstruktion eines neuseeländischen Riesenpinguins mit Silhouetten eines Kaiserpinguins und eines Menschen für den Maßstab. Fossile Pinguin-Kunstwerke von Chris Gaskin, © Geology Museum, University of Otago. Mit Genehmigung verwendet; Abbildung 4: Foto des Schädels von Icadyptes salasi vom Autor; Abbildung 5: Foto der südafrikanischen Pinguinkolonie vom Autor; Abbildung 6: Rekonstruktion von Inkayacu paracasensis von Katie Browne, © Julia Clarke, University of Texas in Austin. Mit Genehmigung verwendet. Inset zeigt Federn und Mikroskopbild von Melanosomen aus .Über den Autor: Dan Ksepka ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Marine, Earth, and Atmospheric Sciences der North Carolina State University und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Department of Paleontology des North Carolina Museum of Natural Sciences. Er hat nach fossilen Pinguinen in Südamerika, Afrika und Neuseeland gesucht und studiert auch Sauropoden Dinosaurier und choristoderan Reptilien. Er ist @KsepkaLab auf Twitter und bloggt bei March of the Fossil Penguins.