Paläontologie

: Warum wurden die Dinos so groß?

Der Evolutionsforscher Martin Sander von der Universität Bonn wirkt zwischen den Vorderbeinen des nachgebauten Skeletts eines solchen Tieres fast wie eine Ameise zwischen den Beinen eines Hundes. Den Wissenschaftler treiben zwei einfache Fragen um: Weshalb konnten die Dinos vor vielen Jahrmillionen überhaupt so groß werden? Warum erreichen heute lebende Tiere an Land bereits mit dem Afrikanischen Elefanten das Ende des Gigantismus, bei einem Zehntel der Dino-Dimensionen?

Wer wächst am schnellsten?

Einen kleinen Teil der Antworten liefern jetzt John Grady von der University of New Mexico im US-amerikanischen Albuquerque und seine Kollegen in der Zeitschrift „Science“: Der Stoffwechsel der Dinos lief auf relativ hohen Touren, die Tiere konnten daher schnell wachsen. Die US-Forscher hatten dazu das Tempo miteinander verglichen, mit dem 381 Tierarten von der Geburt bis zu ihrer maximalen Größe wachsen. Darunter waren nicht nur heute lebende Echsen und Schlangen, Affen und andere Säugetiere sowie Vögel, sondern auch sechs längst ausgestorbene Krokodilarten und 21 Dinosaurierarten.

In dieser Skala landeten die Dinos zwischen den Vögeln und Säugetieren, deren Organismus auf hohen Touren läuft, und den Reptilien, deren Stoffwechsel ein viel gemächlicheres Tempo anschlägt. Heutige Reptilien brauchen daher viel weniger Nahrung als ein ähnlich großes Säugetier. Auf der anderen Seite haben Tiere mit schnellerem Stoffwechsel mehr Energie zur Verfügung, die sie zum Beispiel verwenden können, um schneller zu wachsen. Der Schluss liegt daher nahe, dass der Organismus der Dinos ebenfalls auf höheren Touren als bei heutigen Reptilien lief. Schlangen und Eidechsen müssten viel länger wachsen, bis sie eine viele Tonnen schwere Riesenform erreicht hätten. In dieser langen Wachstumszeit aber hätten Räuber mehr als genug Chancen, die Heranwachsenden zu fressen.

Ein ähnliches Ergebnis hatte übrigens bereits Ende 2013 Eva Maria Griebeler von der Universität Mainz in der Online-Zeitschrift „PLoS“ veröffentlicht. Die Wissenschaftlerin arbeitet in einer von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Gruppe, die den Gigantismus der Dinosaurier unter die Lupe nimmt.

Energie zum Wachsen – oder für den Nachwuchs

„Beide Ergebnis widersprechen allerdings einer Reihe anderer Untersuchungen, die einen deutlich schnelleren Stoffwechsel für Dinos ergeben, der an die Säugetier-Raten heranreicht“, sagt Martin Sander von der Bonner Universität, der die DFG-Forschergruppe koordiniert. Vielleicht löst ja ein genauerer Blick auf Säugetiere und Vögel diesen Widerspruch? „Beide Tierklassen schummeln nämlich“, sagt der Evolutionsbiologe mit einem Augenzwinkern. Die zusätzliche Energie aus einem höheren Stoffwechsel können Tiere ja nicht nur in ein schnelleres Wachstum investieren, sondern auch in andere energiezehrende Aktivitäten. Säugetiere und Vögel wachsen nicht nur schnell, sondern kümmern sich sehr um ihre Nachkommen. Damit verbessern sie die Chancen ihrer Kinder erheblich, erwachsen zu werden. Sie schummeln also und beschleunigen mit einem Teil ihrer eigenen Energie das Wachsen ihres Nachwuchses

Ganz anders verhielten sich Dinosaurier. „Eine 40 Tonnen schwere Mama legte zum Beispiel eher kleine Eier, aus denen dann ein gerade einmal drei Kilogramm schwerer Jung-Dino schlüpfte“, erklärt Martin Sander. Vergleichbar wäre eine 65-Kilogramm-Frau, deren Baby bei der Geburt nicht einmal fünf Gramm wiegen würde. Stattdessen produzierte die Riesen-Dino-Mama jedes Jahr mehrere Gelege mit insgesamt ein paar Hundert Eiern. Raffte eine Katastrophe in einer Region viele Dinos dahin, gab es genug Nachwuchs anderswo. Ohne hohes Aussterberisiko konnten so viel weniger Erwachsene in einem Gebiet leben als bei Arten mit wenigen, aber größeren Jungen. Daher stand ­jedem dieser wenigen Tier mehr Nahrung zur Verfügung, und es konnte größer werden. „Dinosaurier hatten also eine ganz ­andere Fortpflanzungsbiologie als Säugetiere“, erklärt Martin Sander die zweite Eigenschaft, die zwar gigantische Dinos ermöglichte, aber Super-Elefanten verhindert. Schließlich bringt eine drei Tonnen schwere Elefantenkuh durchaus ein hundert Kilo wiegendes Baby auf die Welt – und steckt entsprechend viel Energie in die 22 Monate lange Tragzeit.

Kauen oder Schlingen

18 Stunden am Tag verbringt so ein Elefant mit Fressen – den allergrößten Teil seines Lebens. Nur so kann er sich genug Grünzeug ins Maul stopfen, um den schnellen Stoffwechsel seines riesigen Organismus auf hohen Touren laufen zu lassen. Aber auch dabei hat er einen großen Nachteil gegenüber den Dinos, die das Grünzeug einfach hinunterschlangen. Der Elefant kaut nämlich seine Nahrung ähnlich wie viele Säugetiere erst einmal gut durch, um sie hinterher besser verdauen zu können.

Dieses Kauen aber verhindert einen erheblich größeren Körper: Bei einem Tier, das sechzehnmal mehr als ein heutiger Elefant wöge und daher einen doppelt so langen, breiten und hohen Körper hätte, wäre die Kaufläche der Zähne nur viermal größer, wenn diese im gleichen Tempo wachsen würden. Ein solcher Riesenelefant könnte also die Mengen gar nicht kauen, die er fressen müsste, um seinen Organismus auf Trab zu halten. Die Riesen-Dinosaurier verzichteten daher gleich ganz aufs Kauen.

Ähnlich wie übrigens die Vögel. Die aber nutzen ihre hohe Stoffwechselrate fürs Fliegen und haben so keine Reserven mehr, um Giganten wie die Dinos hervorzubringen. „Um sich in die Lüfte schwingen zu können, haben die Vögel übrigens eine völlig andere Lunge als Säugetiere“, erklärt Martin Sander eine weitere Anpassung. So nehmen sie zum Beispiel auch beim Ausatmen Sauerstoff auf, von dem ein schnell laufender Organismus große Mengen benötigt. Obendrein haben sie ein Leichtbau-Skelett mit wabenförmigen Hohlräumen in den Knochen. Dort aber wachsen Ausstülpungen der Lunge hinein, die so also mit jedem Atemzug viel mehr Luft aufnehmen kann und daher die Atmung noch effektiver macht.

Der lange Hals spart Bewegung – und Energie

Die zusätzliche Energie aber kann ein Tier nicht nur zum Fliegen nutzen, sondern auch, um größer zu werden. Genau diesen Vorteil der Leichtbauweise und der größeren Atemzüge, die bei Vögeln und wohl auch bei Dinos mit Luftsäcken im Körper noch stärker werden, nutzen einige Vögel wie Reiher oder Schwäne auch für einen extrem langen Hals. Damit aber haben sie eine viel größere Reichweite. Ähnlich hatten auch die größten Dinos, die Sauropoden, extrem lange Hälse. Mit dieser größeren Reichweite mussten sie sich beim Fressen weniger bewegen, sparten so Energie und hatten damit eine fünfte Eigenschaft, die für ihren Riesenkörper wichtig war. Elefanten verhalten sich übrigens ähnlich und vergrößern ihre Reichweite mit einem langen Rüssel.

Eine ganze Reihe von Eigenschaften machte es also möglich, dass unter den Dinosauriern Giganten entstanden. „Diese Tiere waren ein tolles Lehrstück, wie Evolution funktioniert“, meint Martin Sander.

Reptilien
Dinosaurier waren eine Gruppe der Reptilien, die vor rund 235 Millionen Jahren entstanden. Vor etwa 66 Millionen Jahren starben sie nach dem Einschlag eines großen Meteoriten in den heutigen Golf von Mexiko und die Folgen dieses Ereignisses aus. Allerdings hatte sich eine kleine Gruppe der Dinos zu Vögeln entwickelt, die den Einschlag überlebten und heute noch über die Erde fliegen.

Sauropoden
Gigantismus nennen Wissenschaftler das Auftreten besonders großer Arten. An Land fallen besonders die Dinosaurier auf, und unter ihnen die Pflanzen fressenden Sauropoden. Bei ihnen brachte die Evolution vermutlich durch die Kombination von fünf zusammenhängenden Merkmalen von Körperbau und Biologie besonders große Exemplare hervor.

Raubtiere
Sie dominierten viele Jahrmillionen lang weite Teile der Erde. Raubtiere wie Tyrannosaurus rex blieben ­dagegen viel kleiner, weil sie sich von den Pflanzenfressern ernähren mussten.