Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Goethe-Universität Frankfurt, Deutschland, stellte fest, dass Troodon, ein Dinosaurier, der modernen Vögeln sehr ähnlich ist, ein warmblütiges Tier (ein Endotherm) war, aber ein Fortpflanzungssystem hatte, das dem moderner Reptilien ähnelte.
Die Wissenschaftler wendeten eine neue Methode an, mit der die Temperatur bei der Bildung der Karbonatschale des Eies genau bestimmt werden konnte. Außerdem zeigten die Forscher, dass Troodon 4 bis 6 Eier pro Gelege legte. Da Nester mit bis zu 24 Troodon-Eiern gefunden wurden, schließen die Wissenschaftler, dass mehrere Troodon-Weibchen ihre Eier in Gemeinschaftsnester gelegt haben.
In Millionen von Jahren und mit einer langen Folge kleiner Veränderungen hat die Evolution eine bestimmte Gruppe von Dinosauriern, die Theropoden, zu den Vögeln geformt, die wir heute um den Planeten fliegen sehen. Tatsächlich sind Vögel die einzigen Nachkommen von Dinosauriern, die das katastrophale Aussterben vor 66 Millionen Jahren überlebt haben, das die Kreidezeit beendete.
Troodon war ein solcher Theropode. Der fleischfressende Dinosaurier war etwa zwei Meter lang und bevölkerte vor etwa 75 Millionen Jahren die weiten halbtrockenen Landschaften Nordamerikas. Wie einige seiner Dinosaurier-Verwandten zeigte Troodon einige vogelähnliche Merkmale wie hohle und leichte Knochen. Troodon ging auf zwei Beinen und hatte voll entwickelte gefiederte Flügel, aber seine relativ große Größe hinderte ihn am Fliegen. Stattdessen rannte es wahrscheinlich ziemlich schnell und fing seine Beute mit seinen starken Krallen.
Troodon-Weibchen legten Eier, die den asymmetrischen Eiern moderner Vögel ähnlicher waren als den runden Eiern von Reptilien, den ältesten Verwandten aller Dinosaurier. Diese Eier waren gefärbt und wurden halb im Boden vergraben gefunden, was es Troodon wahrscheinlich ermöglichte, sich hinzusetzen und sie zu bebrüten.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Mattia Tagliavento und Jens Fiebig von der Goethe-Universität Frankfurt hat nun das Kalziumkarbonat einiger gut erhaltener Schalen von Troodon-Eiern untersucht. Die Forscher verwendeten eine von Fiebigs Gruppe im Jahr 2019 entwickelte Methode namens „Dual Clumped Isotope Thermometry“.
Mit dieser Methode konnten sie messen, inwieweit schwerere Varianten (Isotope) von Sauerstoff und Kohlenstoff in Karbonatmineralien verklumpen. Das Vorherrschen der isotopischen Verklumpung, die temperaturabhängig ist, ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Temperatur zu bestimmen, bei der die Karbonate kristallisierten.
Bei der Analyse von Troodon-Eierschalen konnte das Forscherteam feststellen, dass die Eierschalen bei Temperaturen zwischen 42 und 30 Grad Celsius produziert wurden. Mattia Tagliavento, Hauptautor der Studie, erklärt: „Die Isotopenzusammensetzung der Troodon-Eierschalen beweist, dass diese ausgestorbenen Tiere eine Körpertemperatur von 42 °C hatten und diese wie moderne Vögel auf etwa 30 °C senken konnten .“
Die Wissenschaftler verglichen dann die Isotopenzusammensetzungen von Eierschalen von Reptilien (Krokodil, Alligator und verschiedene Schildkrötenarten) und modernen Vögeln (Huhn, Spatz, Zaunkönig, Emu, Kiwi, Kasuar und Strauß), um zu verstehen, ob Troodon näher an Vögeln oder Reptilien war . Sie zeigten zwei verschiedene Isotopenmuster: Reptilien-Eierschalen haben Isotopenzusammensetzungen, die der Temperatur der Umgebung entsprechen. Dies steht im Einklang damit, dass diese Tiere kaltblütig sind und ihre Eier langsam bilden.
Vögel hinterlassen jedoch eine erkennbare sogenannte nicht-thermische Signatur in der Isotopenzusammensetzung, die darauf hinweist, dass die Eierschalenbildung sehr schnell erfolgt. Tagliavento sagt: „Wir glauben, dass diese sehr hohe Produktionsrate damit zusammenhängt, dass Vögel im Gegensatz zu Reptilien einen einzigen Eierstock haben. Da sie jeweils nur ein Ei produzieren können, müssen Vögel dies schneller tun.“
Beim Vergleich dieser Ergebnisse mit Troodon-Eierschalen konnten die Forscher nicht die für Vögel typische Isotopenzusammensetzung feststellen. Tagliavento ist überzeugt: „Dies zeigt, dass Troodon seine Eier eher vergleichbar mit modernen Reptilien gebildet hat, und es impliziert, dass sein Fortpflanzungssystem immer noch aus zwei Eierstöcken bestand.“
Die Forscher kombinierten ihre Ergebnisse schließlich mit vorhandenen Informationen über Körper- und Schalengewicht und schlossen daraus, dass Troodon nur 4 bis 6 Eier pro Fortpflanzungsphase produzierte. „Diese Beobachtung ist besonders interessant, weil Troodon-Nester normalerweise groß sind und bis zu 24 Eier enthalten“, erklärt Tagliavento. „Wir glauben, dass dies ein starker Hinweis darauf ist, dass Troodon-Weibchen ihre Eier in Gemeinschaftsnester legen, ein Verhalten, das wir heute bei modernen Straußen beobachten.“
Dies sind äußerst spannende Ergebnisse, kommentiert Jens Fiebig: „Ursprünglich haben wir die Dual-Clumped-Isotope-Methode entwickelt, um die Erdoberflächentemperaturen vergangener geologischer Epochen genau zu rekonstruieren. Diese Studie zeigt, dass unsere Methode nicht auf die Temperaturrekonstruktion beschränkt ist, sondern auch die Möglichkeit dazu bietet untersuchen, wie sich die Karbonat-Biomineralisation im Laufe der Erdgeschichte entwickelt hat.“
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Proceedings of the National Academy of Sciences.
Mehr Informationen:
Tagliavento, Mattia, Beweise für heterotherme Endothermie und reptilienähnliche Eierschalenmineralisierung in Troodon, einem nicht-avianischen Maniraptoran-Theropoden, Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2213987120