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Dinosaurier

Bissig geformte Augenhöhlen

Spezielle Knochenstrukturen der Augenhöhlen (links) machten die Schädel großer Raubsaurier belastbarer als hypothetische kreisrunde Formen (rechts). © Dr Stephan Lautenschlager, University of Birmingham.

Kreisrund oder aber oval und schlüssellochförmig: Was es mit den unterschiedlichen Formen der Augenhöhlen bei Dinosauriern auf sich hat, beleuchtet nun eine Studie. Computersimulationen zufolge verschafften die schmalen Knochenstrukturen den Schädeln mehr Widerstandskraft gegenüber besonders starken Belastungen beim Zubeißen. Entsprechend sind elliptische oder schlüssellochförmigen Versionen für große Raubsaurier typisch, kreisrunde Augenhöhlen hingegen für pflanzenfressende Dinosaurier sowie kleinere Arten und Jungtiere, geht aus der Studie hervor.

Augäpfel sind bekanntlich eher kugelförmige Gebilde. Meist sind dieser Form deshalb auch die Schädelöffnungen angepasst, in denen sie sitzen: Wie beim Menschen haben die meisten Tiere weitgehend kreisrunde Augenhöhlen. Doch es gibt Ausnahmen und auch bei den Lebewesen der Vergangenheit zeichnet sich eine gewisse morphologische Vielfalt bei den Knochenstrukturen ab. Bisher hat sich aber kaum jemand mit diesem Thema befasst, schreibt Stephan Lautenschlager von der University of Birmingham.

Deshalb hat der Paläontologe nun der Verbreitung und möglichen Bedeutungen der unterschiedlichen Augenhöhlenformen bei Dinosauriern und ihren Verwandten eine Studie gewidmet. Zunächst erfasste Lautenschlager dazu die Merkmale der Augenhöhlen von 410 fossil belegten Tierarten des Mesozoikums – von 252 bis 66 Millionen Jahren. Darunter waren unterschiedliche Vertreter der Dinosaurier sowie einige weitere Archosaurier. Wie der Paläontologe berichtet, spiegelte sich in den Auswertungsergebnissen und den Verknüpfungen mit bekannten Merkmalen dieser Tiere ein klares Muster wider.

Ungewöhnliche Augenhöhlen bei Raubsauriern

Die meisten Arten, insbesondere die Pflanzenfresser, besaßen demnach kreisrunde Augenhöhlen. „Die Ergebnisse zeigen, dass nur einige Dinosaurier Augenhöhlen hatten, die elliptisch oder schlüssellochförmig waren. Dabei handelte es sich um die fleischfressenden Dinosaurier mit Schädellängen von einem Meter oder mehr“, sagt Lautenschlager. Interessanterweise haben deren Jungtiere aber meist noch eher runde Augenhöhlen, stellte er fest. Außerdem besaßen entwicklungsgeschichtlich ältere Arten tendenziell noch mehr rundliche Augenhöhlen als jüngere: Die großen theropoden Raubsaurier besaßen häufiger schlüssellochförmige Augenhöhlen im Vergleich zu ihren Vorfahren, berichtet Lautenschlager.

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Diese Ergebnisse deuteten somit darauf hin, dass größere fleischfressende Arten im Laufe der Entwicklungsgeschichte ihre Augenhöhlenform im Erwachsenenalter angepasst haben. Doch warum? Der Verdacht lag nahe, dass die schmalen Formen mit der rabiaten Ernährungsweise und Größe dieser Tiere verbunden waren. Konkret könnten sie Vorteile bei der Stabilität des Schädels geboten haben. Um dieser Spur nachzugehen, führte Lautenschlager Simulationen und Spannungsanalysen am Computer durch. Dabei kamen Modelle der tatsächlichen Strukturen zum Einsatz sowie hypothetische Versionen von Raubsaurierschädeln mit unnatürlich geformten Augenhöhlen.

Anpassung an hohe Belastungen

Die Ergebnisse verdeutlichten, dass Raubsaurierschädel mit eher kreisrunden Augenhöhlen beim Zubeißen vergleichsweise stark belastet würden. Im Fall der natürlicherweise elliptischen oder schlüssellochförmigen Morphologien wird dies hingegen erheblich reduziert: Die Belastungen werden auf stabile Teile des Schädels hinter der Augenhöhle verteilt, geht aus den Simulationen hervor. Dadurch konnten die Top-Räuber wie Tyrannosaurus rex offenbar eine hohe Beißkraft entwickeln, ohne die Stabilität ihrer Schädel zu beeinträchtigen, erklärt Lautenschlager.

Es zeigte sich auch, dass es bei den riesigen Raubsauriern zu einer relativen Verringerung der Augengröße im Vergleich zur Schädelgröße gekommen ist. Hätte die Augengröße in gleichem Maße wie die Schädellänge zugenommen, hätten die Augen von Tyrannosaurus rex demnach einen Durchmesser von bis zu 30 Zentimetern und ein Gewicht von fast 20 Kilogramm erreicht. Tatsächlich waren es aber nur etwa 13 Zentimeter und zwei Kilogramm. Die Verringerung der Größe wurde dabei von der Entwicklung der schlüssellochförmige Knochenstruktur geprägt, erklärt Lautenschlager: „Bei diesen Arten wurde nur der obere Teil der Augenhöhle tatsächlich vom Augapfel eingenommen“, sagt der Paläontologe.

Quelle: University of Birmingham, Fachartikel: Communications Biology, doi: 10.1038/s42003-022-03706-0

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