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Tyrannosaurus: Paradoxe Bisskraft

Tyrannosaurus-Schädel
3D-Modell eines Tyrannosaurus-Schädels mit farblicher Kennzeichnung der Belastung beim Biss (Bild: University of Missouri)

Der Tyrannosaurus rex konnte selbst die Knochen großer Beutetiere knacken, denn seine Bisskraft war enorm, wie biomechanische Studien nahelegen. Doch wie hielt sein Schädel diesen Belastungen stand? Eine Antwort darauf könnten nun US-Forscher gefunden haben. Denn wie sie feststellten, besaß der T. rex offenbar flexible Knochenverbindungen im Schädel, die durch Muskeln und Bänder sekundär wieder versteift wurden. Diese einzigartige Kombination aus Nachgiebigkeit und Stabilität ermöglichte es dem Raubdinosaurier, eine der stärksten Bisskräfte im Tierreich auszuüben.

Der Tyrannosaurus rex – der „König der Schreckensechsen“ – war eines der größten Raubtiere der Erdgeschichte. Der bis zu 13 Meter lange Dinosaurier jagte selbst Beute, die größer schwerer war als er, wie unter anderem Bissspuren in den fossilen Knochen von Entenschnabel-Dinosauriern belegen. Seinen Jagderfolg verdankte der T. rex seiner Wendigkeit, aber auch seiner enormen Bisskraft. Sie reichte den fossilen Bissspuren zufolge schon bei Jungtieren aus, um Knochen zu knacken. Möglich wurde dies unter anderem durch die fein gesägten, spitzen Zähne, die so scharf waren wie Steakmesser. Doch um den starken Belastungen beim Biss standzuhalten, muss auch der Schädel der Tyrannosaurier entsprechend stabil gewesen sein.

T. rex-Schädel im Bisstest

Tatsächlich haben Anfang 2019 anatomische Untersuchungen von T.rex-Fossilien enthüllt, dass der Schädel des Raubdinosauriers in seiner Struktur einzigartig war: Kein anderes Landwirbeltier besaß so viele bewegliche Knochenmodule im Kopf wie der Tyrannosaurus. Dadurch konnten sich sowohl Knochenteile beider Kopfseiten als auch Teile der Schnauze gegeneinander bewegen. Dünnere, weichere Nähte in den Knochen, aber auch Gelenke sorgten für diese Flexibilität. Die Forscher vermuteten damals, dass sie dem Raubdinosaurier dabei geholfen haben könnte, große Fleischstücke aus seiner Beute herauszureißen. Doch zur Bisskraft des kreidezeitlichen Riesen passt diese Flexibilität nur bedingt, wie nun Ian Cost von der University of Missouri und seine Kollegen erklären.

„Eine solche Schädelbeweglichkeit beim T. rex ist ein biomechanisches Paradox“, sagen die Paläontologen. „Denn stark zubeißende Tetrapoden besitzen typischerweise steife Schädel.“ Um den Schädel vor zu großen Belastungen zu bewahren, muss es einen Kompromiss zwischen Beweglichkeit und Stabilität gegeben haben, so die Forscher. Ihrer Ansicht nach kann der Tyrannosaurus daher keinen so flexiblen Schädel besessen haben, wie es aufgrund der früheren Studie zunächst aussah. „Die Forscher haben dabei nur die Knochen allein berücksichtigt, nicht aber Bänder und Knorpel, die zusätzliche Festigkeit geben können“, sagen Cost und sein Team. Deshalb haben sie nun eine weitere biomechanische Studie zum Tyrannosaurier-Schädel durchgeführt. Dafür ließen sie einen virtuellen Tyrannosaurierschädel verschiedene für Reptilien und Vögel typische Bissbewegungen ausführen und ermittelten die dabei entstehenden Kräfte. Als Vorbilder dienten Papageien, die ihre Schnäbel vor und zurückbewegen können sowie Geckos, die ihre Kiefer seitwärts bewegen.

Flexibel und steif zugleich

Die Modellsimulation ergab: „Als wir die typischen Bewegungen dieser Tiere auf den T. rex-Schädel übertrugen, sahen wir, dass dieser dazu nicht passte“, berichtet Costs Kollege Casey Holliday. Obwohl die rein knöchernen Schädelteile des Tyrannosaurus flexibel genug waren, um solche Bewegungen durchzuführen, hätte dies die Knochen beim Biss über die kritische Grenze hinaus belastet, wie die Simulation ergab. Anders sah dies aus, als die Forscher den Einfluss von Bändern und Muskeln mit berücksichtigten. Sie verringerten den Bewegungsspielraum der Schädelgelenke beim T. rex so stark, dass eine Überlastung der Knochen verhindert wurde. Der Tyrannosaurierschädel war damit funktionell akinetisch, wie die Paläontologen erklären.

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Demnach besaß der Tyrannosaurus zwar vom Knochenbau her einen sehr flexiblen Schädel, aber vor allem die Schnauze und der obere Schädelteil des Raubdinosauriers waren sekundär durch Muskeln, Bänder und Knorpel versteift. Durch diese Kombination von Flexibilität und Steifigkeit war der Kopf des T. rex auf einzigartige Weise an seine räuberische Lebensweise und große Beute angepasst: Die Versteifungen der Schädelteile verliehen ihm beim Biss eine große Festigkeit und Stabilität. Gleichzeitig aber erlaubten die Bänder und Knorpel dennoch im Extremfall ein flexibles Nachgeben und eine Verteilung der Belastungen, so die Forscher.

Quelle: Ian Cost (University of Missouri, Columbia) et al., The Anatomical Record; doi: 10.1002/ar.24219

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