Erstaunlich intakter Schädel eines Urzeitvogels gefunden

Ein zerbrechlich wirkender, aber erstaunlich gut erhaltener versteinerter Schädel liefert neue Hinweise, wie sich Vögel aus ihren Dinosaurier-Vorfahren weiterentwickelt haben.

Das erste bekannte Fossil des urzeitlichen Vogels Ichthyornis wurde 1870 in Kansas unter der Leitung des legendären Fossilienjägers Othniel Charles Marsh ausgegraben. Die Spezies stammt aus der Kreidezeit, zwischen 100 und 66 Millionen Jahren vor unserer Zeitrechnung. In dieser erdgeschichtlichen Periode verloren die Vögel viele der Eigenschaften, die sie von ihren Dinosaurier-Vorfahren geerbt hatten und entwickelten sich zu den geflügelten, gefiederten Lebewesen, die wir heute kennen.

Viele Exemplare von kreidezeitlichen Vögeln wurden bereits in China gefunden, doch diese Fossilien sind oft beinahe vollständig plattgedrückt. Das ließ die Forscher über die tatsächliche Form ihrer Schädel im Dunkeln tappen. Bis heute hatte keiner der etwa 100 gefunden Ichthyornis einen noch intakten Schädel, was eine Lücke im Verständnis der Evolution des Vogelkopfes zurückließ.

Nun enthüllten Paläontologen einen außergewöhnlichen Ichthyornis-Schädel, zusammen mit drei weiteren Schädelteilen. Das ist seit 148 Jahren die erste neue Beschreibung von Schädeln dieser Tierart.

„Vogelschädel sind für Paläontologen etwas unglaublich Wertvolles, da sie meist nicht als Versteinerungen erhalten bleiben“, sagt der Leiter der Studie, Daniel Field, von der University of Bath in Großbritannien.

Einige der neuen Funde verbleiben im Stein, doch durch CT-Scans der Fossilien und der Auswertung der Ergebnisse, konnten Field und sein Co-Autor Bhart-Anjan Bhullar von der Yale University eine beinahe vollständige, digitale 3D-Rekonstruktion eines Ichthyornis-Schädels erstellen. Sie veröffentlichten ihre Erkenntnisse am 02. Mai 2018 in der Fachzeitschrift Nature.

„Die Anwendung neuer Technologien hat wirklich das Potenzial, die Paläontologie zu revolutionieren“, meint Jingmai O’Connor, eine Expertin für urzeitliche Vögel am Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology in Peking, China.

„Mit diesem umfassenderen Wissen zeigen uns diese Wissenschaftler, wie bizarr der Schädel des Ichthyornis tatsächlich aussah. Er weist eine seltsame Kombination aus abgeleiteten und primitiven Merkmalen auf, aber viel mehr primitive Merkmale als wir erwartet hatten.“

EIN FISCHFRESSER MIT ZÄHNEN

Kris Super, Student an der Fort Hays State University, entdeckte das neue Ichthyornis-Exemplar im Jahr 2014. Er grub es aus den 82 bis 87 Millionen Jahre alten Steinen der Niobrara Chalk in Kansas aus. David Burnham, Co-Autor der Studie und Paläontologe an der University of Kansas in Lawrence, schickte die Fotos vom Fund dann an Field. Dieser erkannte schnell, dass das relativ komplette Skelett und der Schädel eine wirklich außergewöhnliche Entdeckung waren.

Der digital rekonstruierte Schädel wies überraschend moderne und überraschend primitive Merkmale auf, sagt Field. Die Schädel moderner Vögel sind sehr leichtgewichtig mit langen, zahnlosen Schnauzen, die von einem Schnabel aus Kreatin umgeben sind. Sie besitzen zudem größere Hirnschalen, anders angeordnete Knochen im Gaumen und eine deutlich reduzierte Muskulatur, die darauf ausgelegt ist, den Kiefer zu schließen und mit voller Kraft zuzubeißen.

Im Gegensatz dazu ist der zahnbesetzte Oberkiefer des Ichthyornis „sehr groß und mit dem vergleichbar, was man bei einem Dinosaurier wie dem Velociraptor sieht“, erklärt Field. Der Schnabel ist vorhanden aber nur an der äußersten Spitze der Schnauze. Ichthyornis besitzt außerdem primitive Öffnungen in der Schädeldecke, die bei Dinosauriern wie dem Tyrannosaurus den Ansatzpunkt für große Kiefermuskulatur bilden.

„Diese Erkenntnis ist überraschend. Bei einem Tier, das so nah mit unseren modernen Vögeln verwandt ist, wie der Ichthyornis, hätten wir das nie erwartet“, meint Field. „Das neue Fossil besitzt noch wesentliche Merkmale einer dinosaurierhaften Struktur der Schädeldecke.“

O’Connor gibt an, dass der Körper des Ichthyornis schon in etwa so aussah wie der eines modernen Seevogels, beispielsweise einer Seeschwalbe oder eines Sturmtauchers. Das Vorhandensein von Zähnen in den Kiefern war jedoch ein Merkmal, das man schon immer Dinosauriern zugeschrieben hat.

„Ichthyornis hat möglicherweise Fisch gefressen, aber durch seine Zähne und die starke Kiefermuskulatur nicht so, wie wir es heute kennen und beobachten.“

AUF DER JAGD NACH SCHÄDELN

Gerald Mayr, Paläontologe und Sektionsleiter für Ornithologie am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt, gibt an, dass Wissenschaftler schon seit vielen Jahrzehnten auf eine solche Entdeckung warten.

„Diese Funde bergen immens wichtige Informationen, wie sich der Schnabel von Vögeln und die dazugehörigen Elemente des Gaumens herausgebildet haben. Darüber weiß man bei mesozoischen Vögeln bedauerlich wenig“, sagt er. „Die Autoren haben bei der Rekonstruktion eines fast vollständigen Schädels aus den Überresten verschiedener Individuen exzellente Arbeit geleistet.“

Es wird auch in Zukunft schwierig bleiben, weitere urzeitliche Vogelschädel zu finden, meint Field, aber Fossilienjäger sind gerade dabei, nach mehr zu suchen. Er hegt die Hoffnung, dass diese spannende Entdeckung die Ausgrabung weiterer Funde anspornen wird. Diese könnten dann noch mehr zu unserem evolutionären Verständnis der ungewöhnlichen Schädelform der heutigen Vögel beitragen.

„Es ist wirklich wundervoll“, fügt O’Connor hinzu, „dass es selbst nach 150 Jahren noch so viel Neues über versteinerte Tiere wie Ichthyornis zu erfahren gibt.“

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