Physik

Der Tyrannosaurus Rex ist berühmt für seinen übergroßen Kopf, seine riesigen muskulösen Kiefer und seine messerähnlichen Zähne, die es diesem furchterregenden Raubtier nach Ansicht von Paläontologen ermöglichten, ahnungslose Beute problemlos zu verschlingen. Eine Studie von Stephan Lautenschlager legt nun nahe, dass die Form der Augenhöhle ebenso wichtig war [1]. Der Paläontologe von der Universität Birmingham (Großbritannien) analysierte die Formen der Augenhöhlen von über 400 Schädeln von Dinosauriern und verwandten Arten und stellte fest, dass fleischfressende Dinosaurier wie der T. Rex durch elliptische Löcher in die Welt blickten. Simulationen deuten darauf hin, dass diese länglichen Löcher es dem Schädel eines T. Rex ermöglicht hätten, den erheblichen Bisskräften standzuhalten, die diese prähistorischen Kreaturen beim Fressen erzeugten.

Für seine Studie verwendete Lautenschlager eine Technik aus der Gesichtserkennungstechnologie, um die Formen der Umrisse jeder Augenhöhle in seiner Dinosaurierschädelprobe zu charakterisieren. Diese Formen wurden dann mit einem Finite-Elemente-Analysetool analysiert – einer Methode, die üblicherweise verwendet wird, um vorherzusagen, wie ein Objekt auf eine Kraft reagiert –, um zu sehen, wie sie sich verformten, wenn sie den verschiedenen Belastungen ausgesetzt wurden, die von einem Biss ausgehen.

In Bezug auf die Form der Augenhöhlen stellte Lautenschlager fest, dass die meisten Arten in seiner Studie durch kreisförmige Öffnungen schauten, ähnlich den runden Augenhöhlenumrissen, die in menschlichen Schädeln beobachtet werden. Einige Arten, darunter der T. Rex und der Skorpiovenator, ein in der Antarktis vorkommender fleischfressender Dinosaurier, hatten Höhlenumrisse mit ungewöhnlicheren Formen, die von einfachen Ellipsoiden bis hin zu gelappten Mustern reichten. „Die Augenhöhle des Skorpiovenators ist im Wesentlichen in zwei Teile geteilt“, sagt Lautenschlager.

Auf der Suche nach Gemeinsamkeiten zwischen Dinosauriern mit ungewöhnlichen Augenhöhlenumrissen fand Lautenschlager heraus, dass sie alle Fleischfresser waren und im Verhältnis zu ihrer Körpergröße große Schädel hatten. Bei einem Biss schnappten die Kiefer dieser Spitzenprädatoren mit einer Kraft von rund 50.000 Newton zusammen. Die daraus resultierenden Schädelspannungen könnten laut Lautenschlagers Analyse eine Augenhöhle mit kreisförmigem Umriss verformen. Ein hypothetischer T. Rex mit einer solchen Höhle hätte wahrscheinlich in den am stärksten deformierten Bereichen dickere Knochen entwickelt. „Das hätte den Schädel viel schwerer gemacht oder den Platz für anderes Gewebe eingeschränkt“, sagt er. Im Gegensatz dazu würde eine Pfanne mit länglichem Umriss eine deutlich geringere Verformung erfahren. „Es scheint, dass Fleischfresser Höhlen entwickelt haben, die [bissbedingten] Kräften standhalten können.“

Lautenschlager gibt zu, dass Schädelanpassungen bei Dinosaurier-Giganten nicht allzu unerwartet seien, aber seine Analyse brachte eine Überraschung zutage. Im Gegensatz zu seinen Eltern hatte ein T-Rex-Baby Höhlen mit kreisförmigen Umrissen und entwickelte erst im Alter von etwa 10 Jahren solche mit länglichen Formen – dem Alter, in dem Paläontologen davon ausgehen, dass der T. Rex ins Erwachsenenalter übergegangen ist. „Das deutet darauf hin, dass ein T-Rex-Baby keinen so stabilen Sockel brauchte“, sagt er. Der Befund stimmt mit anderen Studien überein, die darauf hindeuten, dass sich junge und erwachsene Tiere von T. rex unterschiedlich ernährten.

Forscher sind sich seit langem der eigenartigen Augenhöhlenformen bei Archosauriern bewusst, einer Tiergruppe, zu der Dinosaurier, Vögel und Krokodile gehören. Frühere Studien haben sich jedoch hauptsächlich mit dem Augapfeldurchmesser befasst oder sich auf eine Untergruppe von Archosauriern konzentriert, sagt Thomas Holtz, Paläontologe an der University of Maryland, College Park. „Diese [neue Studie] ist ein weitaus umfassenderer Blick auf die Entwicklung der Augengröße und -form von Archosauriern als je zuvor“, sagt Holtz. Besonders beeindruckt ihn, dass Lautenschlager unterschiedliche Beweislinien in die Analyse einbezog. „Es ist schön, vernünftige – und mathematisch unterstützte – Erklärungen für die besonderen Formen zu finden, die wir in anatomischen Strukturen finden“, sagt er.

–Katherine Wright

Katherine Wright ist stellvertretende Herausgeberin des Physics Magazine.

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