Kühler Kopf: T. rex hatte Klimaanlage im Schädel

Für die großen Fleischfresser wie den Tyrannosaurus rex war die lebenswichtige Kühlung ihres Gehirns eine Herausforderung, die sie mit einem findigen Trick meisterten.Mittwoch, 11. September 2019

Diese künstlerische Interpretation zeigt eine hypothetische Infrarotaufnahme einer kreidezeitlichen Szene in Nordamerika: Der Tyrannosaurier Daspletosaurus und zwei Krokodile der Gattung Deinosuchus nähern sich dem Kadaver eines gehörnten Sauriers. Bestimmte Bereiche am Schädel der Tiere geben überschüssige Wärme an die Umgebung ab – eine Anpassung, die den Tieren geholfen haben könnte, ihr Gehirn zu kühlen.
Diese künstlerische Interpretation zeigt eine hypothetische Infrarotaufnahme einer kreidezeitlichen Szene in Nordamerika: Der Tyrannosaurier Daspletosaurus und zwei Krokodile der Gattung Deinosuchus nähern sich dem Kadaver eines gehörnten Sauriers. Bestimmte Bereiche am Schädel der Tiere geben überschüssige Wärme an die Umgebung ab – eine Anpassung, die den Tieren geholfen haben könnte, ihr Gehirn zu kühlen.
bild Illustration by Brian Engh/ dontmesswithdinosaurs.com

Um sich vor Überhitzung zu schützen, mussten große Tiere wie Elefanten und Nashörner im Laufe der Evolution Strategien entwickeln, um sprichwörtlich cool zu bleiben. Dinosaurier wie Tyrannosaurus rex hatten wahrscheinlich mit demselben Problem zu kämpfen. Aktuelle Forschungen zeigten nun, dass die riesigen Fleischfresser das Dilemma mit eingebauten Klimaanlagen im Kopf lösten.

Unter der Leitung von Casey Holliday untersuchten Forscher große Löcher namens dorsotemporale Fenestrae an der Oberseite der Tyrannosaurus-Schädel. Sorgfältige anatomische Studien ergaben, dass diese Löcher vermutlich mit Gewebe gefüllt waren, das reich an Fett und Blutgefäßen war.

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Diese Strukturen halfen womöglich dabei, Wärme an die Umgebung abzugeben, wenn die Dinos heiß liefen. Umgekehrt konnten sie auch Wärme aus der Umgebung aufnehmen, wenn die Körpertemperatur der Echsen zu weit absank, wie das Team im Fachmagazin „The Anatomical Record“ berichtete.

„Wir haben herausgefunden, dass die großen Theropoden – und selbst ein paar der kleinen wie der Velociraptor – über solche Vertiefungen verfügten, in denen sich wahrscheinlich Blutgefäße befanden und die bei der Regulierung der Körpertemperatur halfen“, sagt Holliday, ein Paläontologe der University of Missouri School of Medicine.

Schädellöcher gegen Hitzestau

Mehr als ein Jahrhundert lang dachten Paläontologen, dass diese Löcher Ankerpunkte für die Kiefermuskulatur von Arten wie dem T. rex waren, denn an den Schädeln von Dinosauriern und ihren nächsten lebenden Verwandten, den Vögeln, befanden sie sich direkt vor den Öffnungen für die Kiefermuskulatur.

„So ziemlich jeder nahm an, dass es sich einfach um Punkte handelte, in die sich die Muskeln hineinstreckten“, sagt Thomas Holtz. Der Tyrannosaurus-Experte der University of Maryland College Park war an der Studie nicht beteiligt.

Alligatoren und anderen Tieren untersuchte, wurde klar, dass diese Erklärung nicht passte. Wenn die Kiefermuskeln des T. rex tatsächlich an diesen Bereichen verankert waren, hätten sie vom Kiefer her eine 90°-Biegung machen und sich dann an der Schädeldecke entlangschlängeln müssen. Darüber hinaus lässt die glatte Knochenoberfläche vermuten, dass dort keine Muskeln und Sehen verankert waren.

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Als die Forscher sich dann mit der Anatomie heutiger Alligatoren und Vögel befassten, sahen sie, dass diese Bereiche bei ihnen mit Fett und Blutgefäßen gefüllt waren. Ähnlich wie Wärmetauscher in Klimaanlagen könnten diese Strukturen die Abgabe oder Aufnahme von Wärme über das Blut ermöglichen.

Um diese Interpretation zu testen, beobachteten die Forscher mit Wärmebildkameras die Köpfe von Alligatoren im St. Augustine Alligator Farm Zoological Park in Florida. Die Aufnahmen zeigten, dass die Schädelbereiche mit den dorsotemporalen Fenestrae zu unterschiedlichen Tageszeiten wärmer oder kühler als der restliche Kopfbereich waren – je nachdem, ob die Tiere gerade Wärme absorbieren oder abgeben mussten.

„Die Wärmeabgabe ist eine der großen körperlichen Herausforderungen größerer Tiere“, sagt Holliday. „Wenn große Theropoden Warmblüter waren […], hätten sie vermutlich ebenfalls Probleme dabei, sich in manchen Situationen abzukühlen.“

Für große Theropoden wie den Tyrannosaurus rex wären große Kühlstrukturen im Kopf enorm hilfreich gewesen, um eine gleichbleibende Hirntemperatur zu gewährleisten – insbesondere bei enormer Hitzeentwicklung.

„Ein gekochtes Gehirn kann man genau so wenig wieder ‚entkochen‘ wie ein gekochtes Ei“, sagt Holtz.

Kühlung oder Kopfschmuck?

Im Rahmen einer ähnlichen Arbeit hat der Paläontologe Jason Bourke vom New York Institute of Technology 2018 entdeckt, dass eine Gruppe von gepanzerten Dinosauriern namens Ankylosauriern womöglich große Nasenhöhlen voller Blutgefäße hatten. Wenn das Tier atmete, hätten diese Blutgefäße dabei geholfen, Wärme an die Umgebung abzugeben. Bourke findet die neuen Erkenntnisse überzeugend, insbesondere, da sein Team keine Hinweise auf ähnlich erweiterte Nasenhöhlen bei fleischfressenden Theropoden gefunden hat.

„Diese neue Studie deutet auf eine alternative Strategie hin, mit der Theropoden die Temperatur ihres Hirns und ihrer Augen reguliert haben könnten“, sagt er.

Holliday hofft, dass die Befunde andere Forscher dazu animieren werden, die Kühlstrukturhypothese zu testen. Es ist auch möglich, dass die Konzentration der Blutgefäße in diesem Schädelbereich bei einigen Dinosauriern Zierstrukturen unterstützte.

Bei ausgestorbenen Dinosauriern waren diese Strukturen womöglich deutlich größer als bei heute lebenden Tieren, so Holliday. Und bei Theropoden wie dem T. rex hätten die blutgefäßreichen Strukturen große Bereiche des Kopfes bedeckt. Holliday verweist auch darauf, dass einige gehörnte Dinosaurier wie Triceratops und Chasmosaurus Spuren ähnlicher Strukturen an der Schädeldecke aufweisen, die sich auffällig nahe am Nackenschild befinden.

It’s possible that dinosaurs may have used these vessel networks for color-changing displays, “even if it was as simple as scales that flushed and blanched with the underlying blood flow,” Bourke says.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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