Pflanzenfressende Dinosaurier entwickelten Ersatzzähne, um zähe Nahrung zu fressen, wie Untersuchungen zeigen

Am Ende der Kreidezeit waren die Hadrosaurier mit den Entenschnäbeln die am weitesten entwickelten Pflanzenfresser der Erde. Neue Forschungsergebnisse haben gezeigt, wie gefräßig diese Dinosaurier waren: Ihre Zähne waren im Durchschnitt in weniger als zwei Monaten abgenutzt, da sie enorme Mengen Pflanzen verzehrten. Einige der erfolgreichsten Pflanzenfresser der Erde hatten im Laufe ihres Lebens möglicherweise Hunderttausende Zähne.

Die Ornithopoden sind eine Gruppe von Dinosauriern, zu denen Iguanodon, Hypsilophodon und ihre Verwandten, darunter die seltenen Rhabdodontiden. Ornithopoden traten erstmals im Mitteljura auf, waren aber in der Kreidezeit am häufigsten vertreten, als sie in großen Teilen der Welt zu den vorherrschenden Pflanzenfressern wurden.

Diese Entwicklung führte sie von kleinen Generalisten zu großen und spezialisierten „Pflanzenfressmaschinen“, die es mit heutigen Kühen und Schafen aufnehmen können. Die von Dr. Attila Ősi von der Eötvös-Loránd-Universität in Ungarn geleitete Forschung zeigt, dass die Dinosaurier dies erreichten, nachdem sie eine große Anzahl von Ersatzzähnen entwickelt hatten, die es ihnen ermöglichten, selbst die härtesten Pflanzen in großen Mengen zu fressen.

„Die Zähne und Kiefer der Ornithopoden haben sich im Laufe ihrer Evolution drastisch verändert“, sagt Attila. „Frühere Mitglieder der Gruppe, wie Iguanodon, brauchten mehr als 200 Tage, um ihre Zähne auszubilden und mindestens ebenso lange, um sie durch Kauen abzunutzen. Aber am Ende der Kreidezeit nutzten Hadrosaurier ihre Zähne in nur 50 Tagen ab.“

„Wir glauben, dass dies daran liegt, dass sich die späteren Ornithopoden von zähen Pflanzen ernährt haben müssen, die ihre Zähne rasch abnutzten. Da sie sich mit enormer Geschwindigkeit abnutzten, mussten diese Dinosaurier in ihren Schädeln Zahnbänke anlegen, um nicht zu verhungern.“

Die Ergebnisse der Studie sind veröffentlicht im Journal Naturkommunikation.

Die besten Pflanzenfresser unter den Dinosauriern werden

Während Pflanzenfresser eine der häufigsten Lebensweisen bei Tieren sind, ist es überraschend schwierig, Pflanzen zu essen. Im Gegensatz zu Fleisch, das im Darm leicht zersetzt wird, bestehen Pflanzen im Allgemeinen aus zähen Fasern und komplexen Kohlenhydraten, die schwer verdaulich sind.

Zähne stehen bei diesem Ernährungskampf an vorderster Front: Sie zerkleinern Pflanzen und schneiden sie in kleinere Stücke, damit die Darmbakterien sie effizienter zerlegen können. Wie Co-Autor Professor Paul Barrett erklärt, fordert dies jedoch seinen Tribut von den Zähnen.

„Im Laufe des Lebens eines Pflanzenfressers nutzen sich die Zähne allmählich ab“, sagt Paul. „Das setzt der Lebensdauer mancher Säugetiere, wie Elefanten oder Kühe, eine Obergrenze. Wenn die Zähne einmal weg sind, kann das Tier nicht mehr fressen und stirbt.“

„Für Reptilien ist das kein Problem. Sie sind in der Lage, ständig neue Zähne zu bilden, und sobald der Vorgänger abgenutzt ist, kommt ein Ersatzzahn von unten an die Oberfläche. Daher sind Dinosaurierzähne weit verbreitete Fossilien und daher eine wertvolle Möglichkeit, die Evolution dieser Tiere zu erforschen.“

Das Team war besonders daran interessiert, die Zähne und Kiefer der Ornithopoden zu untersuchen, die schließlich zu den fortschrittlichsten Pflanzenfressern wurden, die jemals auf unserem Planeten gelebt haben. Durch die Untersuchung gut erhaltener Schädel konnten sie wie sich die Schädel der Dinosaurier entwickelten in immer komplexere Formen, die besser für den Verzehr von Pflanzen geeignet waren.

„Wir können beobachten, dass ihre Anpassungen an die Pflanzenfresserei im Laufe ihrer Entwicklung immer komplexer werden“, erklärt Paul. „Zu Beginn hatten sie einzelne Reihen relativ einfacher Zähne mit geringem Verschleiß, wahrscheinlich weil sich diese Dinosaurier auf Früchte und weichere Pflanzen konzentrierten.“

„Als sich die Hadrosaurier entwickelten, hatten sie bereits weitaus mehr Zähne, die auf einer Seite eine große klingenartige Kante und dahinter eine Reihe von Rillen entwickelten. Diese Struktur ist einzigartig für diese Dinosaurier und sorgte dafür, dass die oberen und unteren Zähne beim Reiben aneinander scharf blieben.“

Spätere Ornithopoden bewegten ihre Kiefer auch auf neue Weise: Sie konnten sie hin und her und seitwärts bewegen, wodurch sie Pflanzen noch tiefer zermahlen konnten. Ihre Körper wurden auch viel größer, sodass sie größere Eingeweide aufnehmen konnten, die die Nährstoffe in den Pflanzen effektiver freisetzen konnten.

Verschiedene Dinosaurier verfolgten unterschiedliche Ansätze bei der Pflanzenfresserei. Das Team stellte jedoch fest, dass einige Gruppen von Ornithopoden, wie die Tenontosauriden und ihre fortgeschritteneren iguanodontischen Verwandten folgen alle einem auffallend ähnlichen Evolutionspfad. Sie glauben, dies sei ein Beispiel für konvergente Evolution.

„Vor etwa 110 Millionen Jahren entwickelten diese Ornithopoden rasch eine Reihe ähnlicher Merkmale“, erklärt Paul. „Ihre Zähne nahmen an Zahl zu, ihre Kiefer greifen enger ineinander und sie bildeten mehr Ersatzzähne, was sie zu effektiveren Pflanzenfressern machte.“

„Wir beobachten dies auch bei den gehörnten Dinosauriern, zu denen Arten wie der Triceratops zählen. Es liegt die Vermutung nahe, dass diese Veränderungen aus ähnlichen Gründen stattfanden.“

Könnten Blumen dafür verantwortlich sein?

Obwohl es starke Beweise dafür gibt, dass sich die Umwelt in der Unterkreide verändert hat, ist es schwierig herauszufinden, was genau passiert ist. Um mögliche Ursachen aufzudecken, untersuchte das Team abgenutzte Bereiche von Dinosaurierzähnesogenannte Abriebfacetten, auf Anzeichen mikroskopischer Veränderungen.

„Vor der frühen Kreidezeit hatten die Zähne der Ornithopoden viele große Vertiefungen“, sagt Attila. „Das lässt darauf schließen, dass sie große Mengen Pflanzensamen fraßen und möglicherweise auch viel Staub und Erde zu sich nahmen, da sie in Bodennähe fraßen.“

„Spätere Formen weisen weniger Gruben, dafür aber viel mehr Kratzer auf. Das lässt darauf schließen, dass sie nun härtere Pflanzen fraßen oder sich anders ernährten.“

Eine mögliche Erklärung könnte sein, dass die Dinosaurier ihre Ernährungsweise nicht aktiv veränderten, sondern dass bestimmte Pflanzen häufiger wurden. Es ist möglich, dass die Zunahme von Blumen dafür verantwortlich ist, aber das passt nicht ganz zu den verfügbaren Beweisen.

„Obwohl es verdächtig ist, dass die Blütenpflanzen zu dieser Zeit begannen, sich zu diversifizieren, waren sie damals noch ziemlich ungewöhnlich“, sagt Paul. „Tatsächlich waren Schachtelhalme, Farne und Nadelbäume bis zur späten Kreidezeit für Dinosaurier auf der Suche nach etwas Essbarem viel häufiger.“

„Da es sehr schwierig ist, die Fossilienfunde von Pflanzen und Dinosauriern voneinander zu trennen, ist es unwahrscheinlich, dass wir jemals über ausreichend detaillierte Beweise verfügen werden, um eine Verbindung nachzuweisen, auch wenn es sich um eine sehr interessante Idee handelt.“

Nach Abschluss der Arbeiten an den Ornithopoden hofft das Team, seine Forschungen nach und nach auf andere pflanzenfressende Dinosaurier wie die Ankylosaurier oder die Hornsaurier ausweiten zu können. So könnten wir besser verstehen, warum diese Reptilien so erfolgreich waren und wie die Evolution die Ernährung der verschiedenen Gruppen geprägt hat.

„Wir würden gerne Proben von anderen Dinosauriern nehmen, um zu sehen, ob der Trend zu größerer Körpergröße, größerer Zahnzahl und veränderter Zahnabnutzung, den wir bei den Ornithopoden festgestellt haben, weiter verbreitet ist“, sagt Attila. „Wenn wir herausfinden können, welche Veränderungen Pflanzenfresser damals durchmachten, können wir die Rolle dieser Dinosaurier in den Ökosystemen des Mesozoikums viel besser verstehen.“

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung des Natural History Museum erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.