Was fraßen Langhalsdinosaurier – und wohin zogen sie, um satt zu werden? Ein Forschungsteam hat mithilfe modernster Zahnschmelzanalysen das Fressverhalten von Sauropoden rekonstruiert. Ihre Ergebnisse in „Nature Ecology and Evolution“ zeigen: Mikroskopisch kleine Abnutzungsspuren liefern überraschende Hinweise auf Migration, Umweltbedingungen und Nischenverteilung in Ökosystemen vor 150 Millionen Jahren.
Fenster in die Vergangenheit
Ein internationales Forschungsteam um Dr. Daniela E. Winkler, Post-Doc an der Universität Kiel, Dr. Emanuel Tschopp, Gastwissenschaftler am LIB sowie Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Freien Universität Berlin, und André Saleiro, Doktorand an der Universität NOVA Lissabon nutzte für ihre neue Studie eine ungewöhnliche Methode: Abnutzungsspuren auf fossilen Zähnen als Fenster in die Vergangenheit.
„Dass sich aus mikroskopisch kleinen Kratzern auf fossilen Zähnen Rückschlüsse auf Ernährung und sogar Verhalten ziehen lassen, ist für mich immer wieder faszinierend“, sagt Winkler, Expertin für die angewandte Methodik. Die sogenannte „Dental Microwear Texture Analysis“ (DMTA) wurde ursprünglich von einer Arbeitsgruppe um LIB-Forscher Prof. Dr. Thomas Kaiser für Säugetiere entwickelt – innerhalb dieser Studie in „Nature Ecology and Evolution“ kam sie erstmals systematisch auf Sauropoden angewendet zum Einsatz. Die Untersuchungen wurden in den Laboren des LIB durchgeführt.
Zahnschmelz als Umweltarchiv
Das Team analysierte 322 hochaufgelöste 3D-Scans von Zahnoberflächen aus drei bedeutenden Dinosaurier-Fundstätten: Portugal (Lourinhã-Formation), USA (Morrison-Formation) und Tansania (Tendaguru-Formation). Alle Zähne stammten von insgesamt 39 Individuen. Die Proben wurden direkt von Originalzähnen oder von hochauflösenden Silikonabformungen genommen. „Wir sprechen hier von Strukturen im Mikrometerbereich“, so Winkler. „Diese winzigen Abnutzungsspuren entstehen durch den Kontakt zwischen Zahn und Nahrung – sie zeigen, was die Tiere in den letzten Tagen oder Wochen ihres Lebens gefressen haben.“
Überraschende Unterschiede zwischen Arten und Regionen
Die statistischen Auswertungen offenbaren teilweise deutliche Unterschiede zwischen einzelnen Sauropodengruppen und ihren Fundorten. Besonders auffällig war die große Variabilität in den Abnutzungsmustern bei den Flagellicaudaten, einer Gruppe besonders langschwänziger Sauropoden, zu denen der bekannte Diplodocus zählt. Diese Heterogenität lässt vermuten, dass diese Tiere über wechselnde Nahrungsquellen verfügten und ein wenig spezialisiertes Fressverhalten zeigten.
Gleichförmigen Abnutzungsspuren deuten auf saisonale Wanderung hin
Für besondere Überraschung sorgten die sehr gleichförmigen Abnutzungsspuren bei den Camarasauriern aus Portugal und den USA. Die Konsistenz der Mikromuster lässt sich kaum allein durch gleichbleibende Pflanzenarten erklären – vielmehr deutet sie darauf hin, dass diese Tiere ihre bevorzugten Nahrungsressourcen im Jahresverlauf gezielt aufsuchten. „Das Klima damals war sehr saisonal in Portugal und den USA, sodass gewisse Pflanzen wahrscheinlich nicht das ganze Jahr hindurch verfügbar waren“, erklärt Emanuel Tschopp. „Die Konsistenz in der Zahnabnutzung bei Camarasauriern deutet darauf hin, dass diese Tiere wahrscheinlich saisonal wanderten, um immer auf dieselben Nahrungsressourcen zugreifen zu können.“
Stark abrasiven Spuren durch Quarzsand-überzogenes Futter
Anders verhielt es sich bei den Titanosauriformen aus Tansania, die in der Studie eine deutlich stärkere und komplexere Abnutzung zeigten. Die Forschenden interpretieren dies als Folge der besonderen Umweltbedingungen: In der Tendaguru-Formation herrschten tropische bis halbtrockene Klimabedingungen und gab es einen großen Wüstengürtel, sodass die Pflanzen vermutlich häufig mit Quarzsand überzogen waren. Dieses mit Sand kontaminierte Futter dürfte für die stark abrasiven Spuren auf den Zähnen verantwortlich sein.
Klima statt Pflanzenvielfalt als Schlüsselfaktor
Auch zwischen den Regionen selbst zeigten sich deutliche Unterschiede: So waren Zähne aus Tansania durchweg stärker abgenutzt als solche aus Portugal oder den USA. Der entscheidende Einflussfaktor? Das Klima.
Original-Schädel eines Giraffatitan aus Tansania (Museum für Naturkunde Berlin, MB.R.2223)
(c) Daniela E. Winkler
Zahn eines Giraffatitan aus Tansania (Museum für Naturkunde Berlin, MB.R.2180.20.5): Die Abnutzungsfläche auf der Zahnspitze ist gut sichtbar.
(c) Jan Kersten, Freie Universität Berlin, Fachrichtung Paläontologie
„Einer der interessantesten Aspekte dieser Arbeit ist für mich, dass es uns gelungen ist, die Unterschiede in den Mustern der dentalen Abnutzungen mit der Paläogeografie und den Habitatpräferenzen der verschiedenen Sauropoden-Faunen in Beziehung zu setzen“, resümiert Saleiro. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen ihm auch bei seiner weiteren Tätigkeit: „Die Studie hat mir aufgezeigt, wie ich meine zukünftige Forschung zur Nischenaufteilung unter pflanzenfressenden Dinosauriern angehen kann – indem ich mich gezielt auf bestimmte Paläo-Umwelten konzentriere, um die ökologischen Beziehungen zwischen verschiedenen Tieren derselben Gruppe zu verstehen. Und um nachzuvollziehen, wie sich diese Unterschiede innerhalb der Ökosysteme entwickelt haben.“
„Migration, Spezialisierung, Nischennutzung – das wird greifbar“
Auch für Tschopp ist das einer der spannendsten Aspekte der Studie: „Wir können mit diesen mikroskopisch kleinen Spuren auf einmal Aussagen über das Verhalten riesiger Tiere treffen. Migration, Spezialisierung, Nischennutzung – das wird greifbar.“ Eine weitere Besonderheit: Die Zahnoberflächen unterschieden sich auch in ihrer Abnutzung je nach Stelle – außen an der Zahnwand (bukkal) oder oben auf der Kaufläche (okklusal). Diese Unterschiede wurden in der Analyse gesondert berücksichtigt, um verfälschende Effekte zu vermeiden.
Bedeutung für die Biodiversitätsforschung
Mit ihrer Arbeit liefern die Forschenden nicht nur neue Einblicke in das Leben einzelner Dinosaurierarten – sie tragen zum grundlegenden Verständnis paläoökologischer Zusammenhänge bei. Nischenaufteilung, klimabedingte Anpassungen und potenzielle Konkurrenzvermeidung lassen sich damit auch in fossilen Lebensgemeinschaften nachweisen.
„Wir zeigen, dass ökologische Prinzipien wie Nischenbildung und Migrationsverhalten nicht nur heute, sondern auch schon vor 150 Millionen Jahren bedeutend waren“, so Winkler. Tschopp ergänzt: „Die Sauropoden in der Morrison-Formation zeigen eine enorme Artenvielfalt – diese Vielfalt war nur möglich, weil sich die Arten unterschiedlich verhielten und verschiedene Nahrungsnischen besetzten.“
Ausblick: Mehr Zähne, mehr Wissen
Die Arbeit ist längst nicht abgeschlossen. Weitere Untersuchungen sollen zeigen, ob sich etwa Jungtiere und erwachsene Sauropoden in ihrer Ernährung unterschieden oder wie Zwergformen wie Europasaurus aus Niedersachsen angepasst waren. Saleiro arbeitet schon an einem erweiterten Datensatz für die portugiesische Fauna, die auch andere pflanzenfressende Dinosaurier miteinbezieht.
„Für mich ist das Spannende, dass wir diese Methodik immer weiter verfeinern können – und jedes neue Sample gibt uns wieder ein Puzzlestück mehr“, sagt Winkler. „Unsere Werkzeuge werden besser – und damit auch unser Bild davon, wie das Leben damals wirklich war.“
„Wir stehen mit dieser Methodik noch am Anfang“, ergänzt Tschopp. „Aber die Kombination aus Paläontologie, moderner Technik und interdisziplinärer Zusammenarbeit eröffnet faszinierende Einblicke in vergangene Welten.“
