Dinosauriergrabung in Frankfurt: Forscher bergen hunderte Fossilien

Vom T. rex bis zum Tintenfisch: Bei Grabungen zur Ausstellung „Edmonds Urzeitreich“ stößt das Team des Senckenberg-Museums vor den Augen der Besucher laufend auf unerwartete Fundstücke.

Friday, October 9, 2020,
Von Jens Voss
T.rex-Zahn

Zeugen der Urzeit: Ein acht Zentimeter langer T.rex-Zahn sowie Knochen und Zähne von Edmontosaurus, die in Frankfurt aus einem Gesteinsblock geborgen wurden.

Bild Senckenberg/Tränkner

Wer einmal live bei einer Dinosauriergrabung dabei sein will, muss nicht unbedingt weit reisen. Mitten in Deutschland können Dino-Fans derzeit hautnah erleben, wie ein 66 Millionen Jahre altes Urzeitreich zu neuem Leben erwacht. Der Grabungsort liegt unweit der Skyline von Frankfurt am Main – auf dem Außengelände des Senckenberg Naturmuseums.

Tonnenschwere Gesteinsblöcke voller Dinosaurierknochen werden in einem eigens dafür gebauten korallenroten Pavillon millimetergenau mit Spezialgeräten abgetragen. An Ort und Stelle untersuchen die Senckenberg-Forscher die freigelegten Fossilien im Rahmen der Kooperationsausstellung „Edmonds Urzeitreich – Eine Dino-Grabung in Frankfurt“ direkt vor den Augen der Museumsbesucher.

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Ein echtes Novum, denn die eigentliche Fundstätte des sogenannten Dinosaurier-Bonebeds liegt fast 8.000 Kilometer entfernt in den Badlands des US-Staats Wyoming, einem Gebiet, das für seinen Fossilienreichtum bekannt ist. Ein Senckenberg-Team hat dort im vergangenen Jahr den riesigen Gesteinsblock geborgen, in 16 palettengroße Quader zersägt und die kostbare Fracht nach Frankfurt verschifft.

Durch die Ausgrabung ex situ – also außerhalb des Fundortes – wollen die Wissenschaftler nun Edmonds Urzeitreich rekonstruieren. Der Name ist Programm: Neben vielen anderen Fossilien enthält das Gestein zahlreiche Knochen des bis zu 13 Meter langen Entenschnabeldinosauriers Edmontosaurus.

Versteinerte Knochen in Hülle und Fülle

Seit Juni laufen die Grabungen in Frankfurt. „Und der Fundreichtum ist größer, als wir vermutet hatten“, freut sich Ausstellungsleiter Philipe Havlik. „Wir gehen davon aus, dass wir bis zu 2.000 Objekte aus den Gesteinsblöcken herausholen werden. Wenn wir jeden abgebrochenen Zahn und Knochensplitter dazurechnen, sind es noch viel mehr.“

Projektleiter Philipe Havlik in den Badlands von Wyoming: „Der Fundreichtum ist größer, als wir vermutet hatten.“

Bild Janosch Boerckel

Rund 500 Fossilien habe man bislang bergen können – neben zahlreichen Knochen und Zähnen von Edmontosauriern auch die Versteinerungen vieler anderer Dinosaurier und geheimnisvoller Urzeitkreaturen wie etwa früher Säugetiere. Ein besonderer Publikumsmagnet: der acht Zentimeter große Zahn eines Tyrannosaurus rex. Unzählige weitere Funde liefern Hinweise auf Edmonds Lebenswelt. Über Bernstein, versteinerte Pollen oder Holzkohle etwa erwarten die Forscher zum Beispiel zusätzliche Informationen über Vegetation, Klima und Alter des Ökosystems.

Wenn einmal alle 16 Gesteinsquader freigelegt sind, erhofft sich das Senckenberg-Team ein aussagekräftiges Bild über die späte Kreidezeit in Wyoming. Oft sind es winzige Details, die verblüffende Einblicke liefern. „Wir haben zum Beispiel Hinweise gefunden, dass Nacktschnecken in dem Ökosystem lebten, was belegt, dass es nicht allzu trocken sein konnte“, unterstreicht der 41-jährige Paläontologe. Der Kiefer eines Tintenfischs deute auf Meeresnähe hin.

Dinosaurierkadaver im Tümpel

Aber nicht nur die ungeheuer große Anzahl der Fossilien selbst, sondern auch deren Position in den Gesteinsblöcken verrät viel über Edmond und seine Zeitgenossen. Mit 3D-Scannern werden alle wichtigen Daten direkt vor Ort dokumentiert. Die unterschiedlichen Schichten aus Sandstein und Ton und die Anordnung der Knochen darin zeigen, dass Edmonds Umwelt seinerzeit von einem großen Flusssystem geprägt war. Havlik: „Man kann klar erkennen, welche Fossilien vom Wasser transportiert wurden.“

Auffällig ist, dass die Fossilien im Bonebed nicht in Form kompletter Skelette erhalten sind, sondern wild durcheinander gemischt in den verschiedenen Sedimenten liegen – ein Indiz dafür, dass die Tiere im ruhigen Wasser eines Tümpels oder Altarms zusammengeschwemmt wurden. Die Kadaver lagerten sich dort ab und bildeten so das Bonebed.

Faszinierende Fossilien: Zeitreise mit Dinosauriern in 23 Bildern

Jedes kleine Detail zählt. Sogar Edmonds Zahnschmelz wird untersucht. Denn Zähne erzählen eine Menge über ein Dino-Leben. Mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops konnte das Team etwa Kratzspuren auf Edmontosaurier-Zähnen entdecken. Sie deuten darauf hin, dass der bis zu vier Tonnen schwere Vegetarier selbst sehr harte Pflanzenteile verschlang – mit seitlichen Kaubewegungen ähnlich denen heutiger Kühe und anderer Wiederkäuer.

Was Zähne über ein Dinosaurierleben erzählen

Doch Edmonds Zähne verraten noch mehr. Sogar das Migrationsverhalten der Urzeitriesen lässt sich aus ihnen ableiten. Die Wanderrouten der Tiere sind in der Zusammensetzung des Zahnschmelzes gespeichert. Durch Isotopenuntersuchungen lassen sie sich rekonstruieren. Hierzu arbeitet Havliks Team eng mit dem Frankfurt Isotope and Element Research Center (FIERCE) der Goethe-Universität Frankfurt zusammen.

„Im Zahnschmelz wird das Umfeld des Bodens und der Nahrung isotopisch abgebildet“, erklärt Wolfgang Müller, Professor für Geologie und Paläoumweltforschung an der Goethe-Universität. Mithilfe hochsensibler Methoden messen Müller und seine Kollegin Dr. Angela Helbling die Isotopenzusammensetzung des Spurenelements Strontium im Zahnschmelz.

Warum Forscher noch immer über das Aussterben der Dinosaurier rätseln
Die Dinosaurier beherrschten die Welt rund 140 Millionen Jahre lang – bis sie plötzlich verschwanden. Heute wissen wir, dass der Asteroideneinschlag im Chicxulub-Krater das Ende der Herrschaft der Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren einläutete. Aber jahrzehntelang waren sich die Forscher nicht sicher, was mit diesen faszinierenden Kreaturen geschah. Die Wissenschaftler arbeiten noch immer an dem großen Puzzle, das uns offenbart, was den Dinosauriern widerfuhr.

Isotope sind Zustandsformen eines Elementes, die sich nur in ihrer Masse unterscheiden. Menschen und Tiere nehmen sie von Geburt an über Nahrung, Luft und Wasser auf. Sie werden in Knochen und Zähnen gespeichert. Die Isotopen-Mix unterscheidet sich je nach Nahrungsangebot und Klimasituation ein wenig voneinander und gibt dadurch Auskunft über Lebensraum, Umweltbedingungen und Ernährungsweise.

War Edmond ein Wandervogel?

Zahnschmelz eignet sich gut für solche Analysen, denn die sogenannten Isotopensignaturen bleiben darin über Millionen von Jahren erhalten. Strontium wird untersucht, weil es ein chemischer Zwilling von Kalzium ist und relativ häufig in Knochen und Zähnen vorkommt.

Selbst nach 66 Millionen Jahren lässt sich Strontium noch messen. Dazu brauchen Müller und Helbling allerdings gut erhaltene Substanzen. Als Volltreffer erwies sich das Kieferfragment eines Edmontosauriers, das Havliks Teams in einem Gesteinsblock aufspürte. „Wir konnten damit den Wachstumsverlauf von drei Zähnen analysieren“, so Helbling.

Der Clou: Ähnlich wie Krokodile bildeten Edmontosaurier ständig neue Zähne. Rund drei Monate brauchte jeder Zahn, bis er ausgewachsen war. In diesem Zeitraum wurde die sich ändernde Isotopensignatur der Umwelt entlang der Wachstumsrichtung über die Nahrungsaufnahme im Zahnschmelz eingebaut. So lassen sich idealerweise die saisonalen Mobilitäts- und Migrationsmuster der Saurier rekonstruieren.

Im Labor: Für die Massenspektrometer-Untersuchung hat Angela Helbling einen Probenhalter mit präparierten Edmontosaurus-Zähnen bestückt.

Bild Senckenberg/Tränkner

Mithilfe eines Lasers trugen Müller und Hebling winzige Mengen entlang der Wachstumsrichtung in dem nur etwa ein zehntel Millimeter dicken Zahnschmelz ab. Die Isotopenzusammensetzung wurde dann direkt mit dem an den Laser gekoppelten Massenspektrometer gemessen. Und tatsächlich: Durch die unterschiedlichen Strontium-Verhältnisse dieser ersten Pilotprobe zeigte sich, dass zumindest der Edmontosaurier, dessen Kieferfragment untersucht wurde, offenbar ein Wanderer war. Weitere Funde und Vergleichsproben sollen noch mehr Details ans Licht bringen.

Nächste Grabungssaison ab April 2021

Auch Ausstellungsleiter Havlik geht fest davon aus, dass die Senckenberg-Forscher den Gesteinsblöcken noch so manches Geheimnis entlocken werden. „Wir stehen ja erst am Anfang unserer Untersuchungen“, betont er und verweist darauf, dass der Großteil der Brocken wegen der Corona-Pandemie noch gar nicht abgetragen werden konnte.

Akribische Handarbeit: Rund 500 Fossilien konnte das Grabungsteam bislang aus dem Bonebed freilegen.

Bild Senckenberg/Tränkner

Die diesjährige Grabungssaison endet witterungsbedingt wie geplant am 25. Oktober. Das Team wird die Herbst- und Wintermonate nutzen, um in den Werkstätten und Laboren an den Funden zu arbeiten und weiter zu forschen. Am 9. April 2021 startet die zweite Grabungssaison unter den Augen der Museumsbesucher in dem korallenroten Pavillon.

Jens Voss

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