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Urzeit: Gute Kostverwerter

Tyrannosaurus, Brontosaurus, Gigantosaurus: Jedes Kind kennt die Riesen aus der Urzeit und bewundert sie in den Dino-Shows oder Museen. Warum aber wuchsen sie größer als heutige Tiere?
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Safaritouristen würden einen hohen Preis bezahlen: Herden von Edmontosaurus ziehen grasend durch die westfälische Savanne, während zahlreiche Iguanodons in den Farnwaldauen des gemächlich durch die Ebenen mäandrierenden Ur-Rheins schmatzend Sumpfpflanzen kauen. Hinter einem umgestürzten Urwaldriesen vertilgt einTyrannosaurus rex die Reste eines stacheligen Polacanthus, während im Unterholz eine Gruppe von Pyroraptoren auf unvorsichtige Beute lauert. Über der Szenerie schweben mächtige Pterosaurier, die den Luftraum dominieren.

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Elefant | Energieumsatz, Qualität der Nahrung und Bewegungsaufwand setzen Tieren eine natürliche Größengrenze. Deshalb ist der Elefant deutlich kleiner als der Blauwal, den das Wasser trägt und der auf nahrhaften Krill zurückgreifen kann.
Ein Tierleben reicher als jenes in der heutigen Serengeti – und nur möglich, weil die Dinos nach Meinung von Brian McNab von der University of Florida in Gainsville nicht nur gute Kostverwerter waren, sondern auch noch nahrhaftes Futter äsen konnten, ohne sich groß dafür anstrengen zu müssen [1]. Deshalb konnten die Urzeitriesen achtmal so große Körpermassen erreichen wie heutige landlebende Säugetiere, so der Zoologe, der seine These auf die Beobachtung heutiger Tiere wie Elefanten und Wale sowie von Eidechsen und Waranen stützt.

So benötigt ein ausgewachsener Elefantenbulle angesichts der ihm in ostafrikanischen Buschwäldern zur Verfügung stehenden Nahrung täglich etwa 200 Kilogramm Blätter, Früchte oder Gras, für deren Verzehr er knapp drei Viertel des Tages benötigt. Den Rest der Zeit muss er mit Schlafen, Trinken und vor allem auch der Wanderschaft verbringen, um neue Futtergründe zu erreichen. Der Aufwand für den Erhalt der Körperfunktionen und die eher karge Kost setzen seinem Größenwachstum eine Grenze. In den Ozeanen verschiebt sich diese deutlich nach oben: Der Auftrieb des Wassers und massenhaft energiereiche Kost wie Plankton oder Krill machen Giganten wie den Blauwal möglich, der mit seinen 200 Tonnen immer noch eher grazil durchs Wasser schwebt: Er ist das größte bislang bekannte Tier, das jemals auf Erden gelebt hat.

Nun bestehen allerdings berechtigte Zweifel daran, dass Dinosaurier Warmblüter waren, die ihre Körpertemperatur selbst über ihren Stoffwechsel regulieren und dafür entsprechend Kalorien aus der Nahrung verbrennen. Ihr Energieumsatz entsprach allerdings auch nicht jenem sparsamen der kaltblütigen Eidechsen, wie sie heute auf der Erde leben: Dieser macht nur ein knappes Zwanzigstel von Säugetieren mit ähnlicher Größe aus. Umgerechnet auf die Körperdimensionen von Fossilien aus der Kreide oder dem Jura hätten die Dinos damals also bis zu 330 Tonnen wiegen können, wenn sie so wenig Futter benötigt hätten – weit mehr als die bislang als Obergrenze angenommenen 80 Tonnen der größten Arten.

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Dino-Beißwerkzeuge | Zähne aus dem Unterkiefer eines Hadrosauriers: Die Tiere hatten einen einzigartigen Kauapparat, der ihnen effektives Zermahlen der Nahrung ermöglichte. Zudem besaßen diese Saurier mehrere Reihen blattförmiger Zähne.
Stattdessen glich ihr Energiehaushalt wohl eher jenem der Warane, kalkuliert McNab. Diese Echsen regeln zumindest teilweise ihre Körpertemperatur selbst und treiben diese aus eigenen Stücken in die Höhe, wenn nötig: Die Dinosaurier bildeten also eine Art Mittelding zwischen Warm- und Kaltblütern, was ihnen auch das Überleben in nördlichen Breiten ermöglichte. Mit dieser Art des Energieumsatzes waren durchaus 60- bis 80-Tonner möglich – Größen, wie sie manche Knochenfunde tatsächlich nahelegen. Der eher verlangsamte Lebenswandel ließ sich durch das Kraftfutter aus Sumpfpflanzen, Ginko-Blättern und Baumfarnen problemlos decken, ohne dass die Tiere wegen ihrer Ausmaße in Kalamitäten gerieten. Gleichzeitig konnte die regionale Vegetation mehr Individuen versorgen als heute beispielsweise die Serengeti.

Für Fleischfresser gilt diese Kalkulation jedoch nicht: Da sie jagen müssen, benötigen sie mehr Energie, was ihre Größe limitiert. Im Fall der Säugetiere bilden die ausgestorbenen Creodonten – eine Art Hyänen – und Kurznasenbären (Arctodus simus) mit bis zu einer Tonne Gewicht die Obergrenze. Wiederum ermöglicht das Meer größere Dimensionen, die Schwertwale mit acht Tonnen zu den Top-Jägern machen. In der Ära der Dinosaurier besetzte wohl der T. rex diese oberste Kampfklasse. Sein Stoffwechsel ermöglichte ebenfalls ein gewisses Größenwachstum, das Säugern an Land vorenthalten wird.

Damit sie genügend fressen konnten, entwickelten manche Dinosaurier wohl einen einzigartigen Beiß- und Kaumechanismus, wie die Paläontologen um Mark Prunell von der University of Leicester anhand fossiler Zähne feststellten [2]. Die Hadrosaurier – die wichtigsten Vegetarier der Kreide – besaßen nicht das komplexe Kiefergelenk der Säuger, weshalb sie nicht auf die gleiche Weise das Grünzeug mit ihren Mundwerk zermahlen konnten. Abnutzungsspuren auf den Zähnen und Fossilien deuten jedoch an, dass diese Pflanzenfresser ein Gelenk hatten, das den oberen Kiefer mit dem Rest des Schädels verband. Bissen sie zu, schwenkte der Oberkiefer nach außen, so dass die Kauflächen der beiden Zahnreihen übereinander glitten und das Futter dabei zermahlten.

Ob dies allein ausreichte, um McNabs Dino-Massen zu ernähren, ist damit noch nicht geklärt. Und eine Studie von Gary Packard von der Colorado State University in Fort Collins und seinen Kollegen zweifelt nun ohnehin an, dass die Kreide- und Juragiganten überhaupt so füllig waren und nicht vielleicht doch etwas schlanker [3]. Die Forscher monieren, dass das gängige statistische Modell, mit denen das Gewicht der Tiere berechnet wurde, die Ergebnisse grotesk verfälschen könnte. Wendete man es beispielsweise auf Elefanten an, so müssten die Dickhäuter neun Tonnen wiegen, doch selbst die schwersten Exemplare bringen es nur auf knapp die Hälfte.

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Zahnreihe | Diese Zähne stammen aus dem Oberkiefer des Hadrosauriers und wurden mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Die Abnutzungsspuren verrieten, was die Tiere aßen und wie sie kauten.
Deshalb entwickelten die Forscher eine neue Formel, die auf der Summe des Umfangs von Oberarm- und Oberschenkelknochen beruht und bei einem Test wesentlich genauere Maße ausspuckte: So wogen Elefanten nach der neuen Berechnung sechs Tonnen, was nur noch ein Fünftel über dem tatsächlichen Höchstgewicht liegt. Auf die Dinos angewandt, bedeutet dies eine veritable Schrumpfungskur: Der Riese Apatosaurus louisae, der nach dem alten Verfahren 38 Tonnen auf die Waage brachte, speckt auf kümmerliche 18 Tonnen ab.
28. Woche 2009

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 28. Woche 2009

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  • Quellen
[1] McNab, B.: Resources and energetics determined dinosaur maximal size. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0904000106, 2009.
[2] Williams, V. et al: Quantitative analysis of dental microwear in hadrosaurid dinosaurs, and the implications for hypotheses of jaw mechanics and feeding. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0812631106, 2009.
[3] Packard, G. et al.: Allometric equations for predicting body mass of dinosaurs. In: Journal of Zoology 10.1111/j.1469–7998.2009.00594.x, 2009.

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