Warum Riesendinosaurier so gross wurden

Sauropoden waren mit einer Körperlänge von gegen 40 Metern, einer Höhe von 17 Metern und einem Gewicht von bis zu 100 Tonnen die grössten Landtiere, die je unsere Erde bewohnten. Ihr einzigartiger Gigantismus war möglich, weil sie Eier legten und viele Nachkommen hatten, die Nahrung nur herunterschlungen anstatt sie zu kauen, eine vogelähnliche Lunge aufwiesen und eine flexible Stoffwechselrate hatten. Dies berichten Forscher der Universitäten Bonn und Zürich in der neuesten Ausgabe von «Science».

Dinosaurier werden in der Regel als eine Sackgasse der Evolution betrachtet. Ihr noch immer nicht vollends erklärtes Aussterben verleitet gerne zu der Ansicht, sie seien keine wirklich erfolgreiche Wirbeltier-Gruppe gewesen. Doch die pflanzenfressenden Sauropoden – als grösste Landtiere aller Zeiten – bildeten nicht nur 120 verschiedene Gattungen aus, sondern dominierten auch die terrestrischen Ökosysteme ihrer Zeit für über 100 Millionen Jahre lang. Wenn pflanzenfressende Säugetiere jemals gleich erfolgreich sein wollen, müssen sie ihre gegenwärtige Überlebenszeit auf der Erde noch einmal verdoppeln. «Bislang gab es auf der Erde keine erfolgreicheren Pflanzenfresser als die gigantischen Sauropoden», erklärt der Physiologe Marcus Clauss von der Universität Zürich.

Marcus Clauss und der Bonner Paläontologe Martin Sander beschreiben in der Ausgabe vom 10. Oktober 2008 von «Science», warum die Sauropoden so gross werden konnten. Im Gegensatz zu Säugetieren wiesen die Sauropoden die evolutionsgeschichtlich «altmodische» Eigenschaft auf, dass sie ihr Futter nicht kauten. Sie hatten also keine Kauzähne, die den Kopf mit steigendem Körpergewicht überproportional grösser machen. Es gab also keine Beschränkung durch übergrosse Köpfe und somit wurden auch die sehr langen Hälse möglich – eine Form, die bei Säugetieren komplett fehlt. Die Hälse der Giraffe oder des Kamels sind im Vergleich zu den Sauropodenhälsen extrem kurz. Sauropoden schlossen die Nahrung also nicht durch Kauen auf, sondern glichen dies vermutlich schlicht durch die lange Zeit aus, die die Nahrung in ihren riesigen Därmen der Verdauung ausgesetzt war.

Viele Nachkommen
Sauropoden hatten noch eine andere «altmodische» Eigenschaft – sie legten Eier. Die für die Fortpflanzung benötigte Energie wurde nicht in ein einziges, gut behütetes Jungtier gesteckt, sondern in zahlreiche Nachkommen. Wenn eine Naturkatastrophe die Population deutlich reduzierte, konnten so wenige Elterntiere rasch Nachkommen produzieren, so dass sich die Population schnell erholen konnte. «Dies ist ein wichtiger Grund für den langen, bisher ungebrochenen Überlebensrekord des Modells Dinosaurier», erklärt Marcus Clauss.

Eine Eigenschaft der Sauropoden und einiger anderer Dinosaurier war jedoch «hoch entwickelt» und findet ein Äquivalent im Tierreich wohl nur bei Vögeln – ihre vogelartigen Lungen. Das Lungensystem von Vögeln ist durch verschiedenste grosse Luftsäcke in ihrem Körper gekennzeichnet, die auch in die Knochen hineinreichen und diese dadurch leicht machen. Bei Sauropodenknochen, vor allem in den Halswirbeln, wurden zahlreiche Hinweise auf eine solche Pneumatisierung gefunden. Diese hocheffektiven Lungen könnten einerseits eine hohe Stoffwechselrate insbesondere bei Jungtieren ermöglicht haben. Andererseits hätten die Luftsäcke und Knochen-Pneumatisierung den riesigen Hals leicht gemacht und zugleich die innere Oberfläche der Tiere vergrössert, so dass durch die Atmung mehr Wärme an die Umgebung hätte abgegeben werden können.

Eine letzte, vermeintlich hoch entwickelte Eigenschaft wird für die Sauropoden diskutiert – nämlich eine Stoffwechselrate, die sich im Laufe der Entwicklung vom Jungtier zum Erwachsenenstadium deutlich verändert. Ein Äquivalent dazu ist im heutigen Tierreich nicht bekannt. Diese Eigenschaft kann nicht anhand von Fossilfunden belegt werden, sondern ergibt sich aus einem logischen Dilemma: die Wachstumsraten der Sauropoden waren enorm und denen von Säugetieren vergleichbar – das weiss man aus Untersuchungen von Wachstumszonen am Knochen. Ein 10 Kilogramm schwerer Schlüpfling erreichte ein Körpergewicht von bis zu über 30 Tonnen innerhalb von ca. 20 Jahren. «Ein solches Wachstum ist ohne eine Säugetier-ähnliche Stoffwechselrate nicht denkbar», sagt Marcus Clauss. Berechnungen zeigen jedoch, dass ein ausgewachsener Sauropode selbst mit der vergrösserten «inneren Oberfläche» mit einem Säugetier-Stoffwechsel überhitzen würde. Die einfachste Erklärung wäre, dass bei diesen Tieren die Stoffwechselrate mit zunehmender Körpergrösse absinkt.

Der Gigantismus der Sauropoden lässt sich somit aus einer Kombination von evolutionsgeschichtlich alten Eigenschaften (Fortpflanzung mittels Eiern, keine Zerkleinerung der Nahrung) und hochmodernen Anpassungen (vogelartige Lunge, flexible Stoffwechselrate) erklären. Säugetiere weisen eine andere Kombination von modernen Anpassungen auf (Fortpflanzung mittels Lebendgeburt, hochgradige Zerkleinerung der Nahrung mittels Zähne, hohe Stoffwechselrate), die höchstwahrscheinlich die maximal mögliche Körpergrösse einschränken.