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Paläontologie

Fruchtfresser-Ur-Vogel mit feinem Geruchssinn

Forscher haben den nur zerdrückt erhaltenen Schädel des Jeholornis rekonstruiert und damit Rückschlüsse auf die Merkmale und Fähigkeiten von Gehirn und Augen des Tieres ermöglicht. © Image courtesy of Han Hu et al.

Vielleicht roch er sein reifes Futter schon von weitem: Der als frühester bekannter Fruchtfresser geltende Kreidezeit-Vogel Jeholornis besaß einen vergleichsweise großen Riechkolben im Gehirn. Dies spiegelt sich in der dreidimensionalen Rekonstruktion seines nur zerdrückt erhaltenen Schädels wider, berichten Paläontologen. Aus den Merkmalen der Knochenstrukturen der Augenpartie geht zudem hervor, dass Jeholornis wohl nicht im Dämmerlicht unterwegs war. Dies bestätigt die Vermutung, dass die frühen Vertreter der Vögel tagaktiv waren.

Sie gelten als die einzigen überlebenden Nachfahren der Dinosaurier und brachten tausende von Arten hervor: Die Entwicklungsgeschichte der Vögel gehört zu einem der spannendsten Themen in der Paläontologie. Als eines der frühesten Beispiele eines Vertreters vom Übergang von den Dinosauriern zu den Vögeln gilt dabei ein etwa rabengroßes Wesen, das vor etwa 120 Millionen Jahren durchs heutige China flatterte. Erst vor kurzem stand Jeholornis im Licht der Aufmerksamkeit: Das Forscherteam um Han Hu von der University of Oxford präsentierte ihn als das älteste bekannte fruchtfressende Tier. Diese Ernährungsweise spiegelte sich in den fossilen Mageninhalten und Merkmalen der Schnabelstrukturen wider.

In ihrer neuen Studie werfen die Wissenschaftler nun mehr Licht auf die Frage, wie der Schädel und damit auch das Gehirn sowie die Augen des Tieres beschaffen waren. Wie sie erklären, war bisher ein Problem, dass zwar zahlreiche gut erhaltene Jeholornis-Fossilien gefunden wurden, aber der Schädel dabei immer aus plattgedrückten Bruchstücken bestand, wodurch die ursprünglichen 3D-Strukturen des Kopfes unklar blieben. “Diese Knochen bilden so etwas, wie man es am Boden einer Tüte Kartoffelchips findet”, erklärt Co-Autorin Jingmai O’Connor vom Field Museum in Chicago.

Aus plattgedrückten Stücken rekonstruiert

Wie die Paläontologen berichten, ist es ihnen allerdings gelungen, aus solchen Überbleibseln eine detaillierte digitale Rekonstruktion eines Jeholornis-Schädels zu erstellen. Dazu führten sie aufwendige CT-Scans an einem Fossil durch, die verborgene Strukturen aufdecken konnten. “Es war schwierig, unter den etwa 100 Fossilien den richtigen Schädel für das teure Verfahren auszusuchen, da wir vor dem Scannen nicht wussten, ob ein Exemplar uns die gewünschten Informationen liefert”, sagt Hu. „Neben der Vollständigkeit ist dabei wichtig, dass der Schädel so erhalten ist, dass er von anderen Körperteilen isoliert werden kann. Glücklicherweise erwies sich das ausgesuchte Exemplar als nahezu perfekt“, sagt der Forscher. O’Connor führt fort: “Es wurde dadurch möglich, die Stücke mit dem CT-Scanner zu erfassen und sie zu einem 3D-Bild zusammenzusetzen“.

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So erschien schließlich ein detailliertes Computermodell des Schädels auf dem Computerbildschirm, wie er einst unzerquetscht ausgesehen hat. “Wir konnten dadurch verschiedene Merkmale von Jeholornis erkennen, die zuvor unbekannt waren. Unter anderem konnten wir dadurch auch extrapolieren, wie sein Gehirn beschaffen war”, sagt Co-Autor Matteo Fabbri vom Field Museum. Denn wie die Forscher erklären, zeichnen sich die Formen des längst vergangen Nervengebildes in den Merkmalen der Hirnkapsel ab. Viele grundlegende Teile des Gehirns sind dabei auch über die Artgrenzen und die Zeit hinweg gleich strukturiert geblieben: Funktionelle Einheiten befinden sich an denselben Stellen, egal ob man das Gehirn eines Frosches, eines Menschen oder eines fossilen Vogels betrachtet. So konnten die Forscher nun auch Vergleiche zwischen den Strukturen bei Jeholornis und bekannten Merkmalen bei anderen Tieren anstellen.

Riechkolben und Skleralringe im Visier

In den Fokus der Forscher rückte schließlich ein spezieller Teil des Gehirns: der sogenannte Riechkolben, der für die Verarbeitung von Geruchsinformationen verantwortlich ist. Es zeichnete sich ab, dass Jeholornis einen größeren Riechkolben als die meisten modernen Vögel besaß. Noch etwas größer ist er nur bei extrem feinsinnigen Vögeln wie Geiern, die Aas von weitem riechen können. Die Ausprägung bei Jeholornis legt nahe, dass der Geruchssinn auch bei diesem Tier eine vergleichsweise wichtige Rolle im Leben spielte. Damit schließt sich ein Kreis mit den früheren Studienergebnissen, aus denen hervorging, dass sich Jeholornis von Früchten ernährte, sagen die Forscher: “Wenn Früchte reifen, setzen sie eine Menge flüchtiger Substanzen frei. Somit könnte ein guter Geruchssinn Jeholornis geholfen haben, Früchte zu finden”, sagt O’Connor.

Ein weiterer Rückschluss, der sich aus der Schädelrekonstruktion ergibt, betrifft das Sehvermögen des urtümlichen Vogels, berichten die Paläontologen. Wie sie erklären, besitzen Vögel bestimmte Knochenstrukturen – sogenannte Skleralringe, die ähnlich wie die Blende einer Kamera bestimmen, wie viel Licht in ihre Augen gelangt. Arten, die an das Sehen im Dämmerlicht angepasst sind, wie Eulen, haben im Verhältnis zu ihren Augenhöhlen sehr breite Skleralringöffnungen, um mehr Licht durchzulassen. Tagaktive Vögel besitzen dagegen engere Öffnungen. Im Fall von Jeholornis zeigt sich nun: „Der digital rekonstruierte Skleralring deutet auf eine stark tagaktive Lebensweise dieses Tiers hin, was auch die Hypothese stützt, dass die frühen Vertreter der Vögel überwiegend tagaktiv waren“, schreiben die Forscher.

Abschließend sagt Hu: „Jeholornis ist faszinierend. Durch seine besondere Position als einer der primitivsten bekannten Vertreter aus der Phase der Übergangsentwicklung kann er uns Einblicke darin gewähren, warum und wie sich die modernen Vögel – die einzigen lebenden Nachfahren der Dinosaurier – zu dem entwickelt haben, was wir heute sehen”, so der Paläontologe.

Quelle: Field Museum, Fachartikel: Zoological Journal of the Linnean Society, doi: 10.1093/zoolinnean/zlac089

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