Dinosaurier begannen heiß, dann wurden einige kalt

Paläontologen haben sich lange mit der Frage des Dinosaurierstoffwechsels auseinandergesetzt – ob er heiß war, wie bei modernen Vögeln und Säugetieren, oder ähnlich dem langsameren Stoffwechsel moderner Reptilien. Zu meiner Überraschung scheint die Antwort beides zu sein.

„Obwohl wir davon ausgegangen sind, dass die meisten Dinosaurier warmblütig sind, gab es keine Möglichkeit, grundlegende metabolische Fähigkeiten zu messen“, sagt Jasmina Wiemann, Paläontologin am California Institute of Technology. In Ermangelung verfügbarer Dinosaurier, sagte sie, mussten sich Paläontologen, die sich mit Fragen zum prähistorischen Stoffwechsel auseinandersetzen – ob es sich beispielsweise um ein warm- oder kaltblütiges Monster handelte – auf indirekte Beweise wie Isotopenbeweise oder Wachstumsraten verlassen Knochensegmente.

Jetzt haben Dr. Weiman und ihre Kollegen eine neue Methode zur direkten Messung der Stoffwechselrate ausgestorbener Tiere entwickelt. Ihre Ergebnisse, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden, bestätigten, dass viele Dinosaurier sowie ihre geflügelten Verwandten, die Flugsaurier, warmblütig waren. Aber in einer Wendung zeigt die Forschung auch, dass einige pflanzenfressende Dinosaurier zig Millionen Jahre damit verbracht haben, einen kaltblütigen Stoffwechsel wie den moderner und alter Reptilien zu entwickeln.

Das Team analysierte mehr als 50 ausgestorbene und moderne Wirbeltiere aus den Sammlungen des Yale Peabody Museum of Natural History, darunter Säugetiere, Eidechsen, Vögel und 11 verschiedene Nicht-Vogel-Dinosaurier. Mithilfe von Laserspektroskopie identifizierten sie sowohl in Fossilien als auch in modernen Knochen einen spezifischen molekularen Marker für metabolischen Stress – ein Indikator, der direkt mit der Menge an Sauerstoff korreliert, die das Tier einatmet. Dies wiederum ist ein direkter Hinweis auf den Stoffwechsel.

Das Team fand heraus, dass sowohl Säugetiere als auch Plesiosaurier – langhalsige Meeresreptilien – unabhängig voneinander einen erhöhten Stoffwechsel entwickelten. Dinosaurier und Flugsaurier, die zusammen eine Gruppe namens Ornithodira bilden, scheinen von warmblütigen Vorfahren abstammen zu sein – ein Zustand, der bei langhalsigen Sauropoden, räuberischen Theropoden wie Tyrannosaurus rex und ihren gefiederten überlebenden Nachkommen wie Hühnern bestand.

Das Vorhandensein hochgradig metabolisierter Sauropoden sei unerwartet, sagt Stephen Brusatte, ein Paläontologe an der Universität von Edinburgh, der nicht an der Studie beteiligt war. Forscher haben in der Vergangenheit vermutet, dass Dinosaurier, wenn sie einen niedrigeren Stoffwechsel hätten, riesige, schwerfällige Pflanzenfresser gewesen wären.

„Stellen Sie sich Hunderte oder Tausende von Pfund an Pflanzen vor, die sie jeden Tag essen müssten, um einen so schnellen Stoffwechsel anzukurbeln“, sagte Dr. Brusatte.

Noch überraschender sind die Ergebnisse des Teams über eine andere Gruppe von Dinosauriern – die große, vielfältige Familie von Pflanzenfressern namens Ornithischianer. Während die Vorfahren der Ornithischianer den Stoffwechsel anderer warmblütiger Dinosaurier teilten, reduzierten ihre größeren Nachkommen wie Stegosaurus und Triceratops ihren Stoffwechsel im Laufe der Zeit, so Dr. Weiman, und erreichten am Ende Stoffwechselraten, die denen moderner Reptilien näher kamen. Und wie moderne Reptilien mussten sie möglicherweise ihre Kerntemperatur durch Verhalten aufrechterhalten – indem sie sich in der Sonne aalen oder saisonal in wärmere Klimazonen migrieren.

sagte Jingmay O’Connor, stellvertretender Kurator für fossile Reptilien am Field Museum in Chicago, der ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war. „Diese Arbeit wird grundlegend verändern, wie wir den Lebensstil und das Verhalten dieser Tiere interpretieren.“

Weitere Forschung – und mehrere fossile Exemplare – sind notwendig, um die Temperatur aller Gliedmaßen des Ornithischian-Stammbaums zu messen. Aber sie wären nicht die ersten Mitglieder der viel breiteren Familie der Dinosaurier, Mitglieder der Archosaurier, die möglicherweise den Wandel einleiten würden. Dr. Wyman sagte, die Wachstumsraten einiger Gruppen ausgestorbener Krokodile deuteten darauf hin, dass sie warmblütig gewesen sein könnten, während ihre modernen Verwandten einen langsameren Stoffwechsel entwickelten.

Jetzt, da sie das Potenzial der Technologie demonstriert haben, sagte Dr. Weiman, dass detailliertere Studien helfen könnten zu erklären, warum einige Familien von Dinosauriern auf einen hohen Stoffwechsel verzichteten.

„Dies erscheint belanglos, weil wir das warme Blut in uns selbst als diese große evolutionäre Innovation schätzen, die es war“, sagte Dr. Brusatte. Aber ein hoher Stoffwechsel ist in Bezug auf Ernährung und Energie teuer, bemerkt er und fügt hinzu, dass das, was sie brauchen, um ihn aufrechtzuerhalten, “eine große Belastung für einige Dinosaurier” sein kann.

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