Die Gruppe der Theropoden-Dinosaurier ist für zweibeinig laufende Fleischfresser wie den Tyrannosaurus und den Velociraptor bekannt. Doch während ursprünglich alle Vertreter der Gruppe Fleisch fraßen, entwickelten sich einige im Laufe der Evolution zu Pflanzen- oder Allesfressern. Auf diese Weise konnten sie neue ökologische Nischen besetzen und ihre Artenvielfalt wuchs. Bedeutende Hinweise auf ihre Ernährung gibt die Form ihres Gebisses, insbesondere des Unterkiefers. Die genauen Veränderungen im Laufe der Evolution waren bislang allerdings unzureichend erforscht.
Theropoden-Kiefer im Computermodell
Ein Team um Waisum Ma von der University of Birmingham hat nun mit Hilfe von Computersimulationen untersucht, wie sich die Kiefer verschiedener fleisch- und pflanzenfressender Theropoden im Laufe der Evolution entwickelt haben und wie sie sich an die jeweilige Ernährungsform angepasst haben. Dazu erstellten sie digitale Modelle der Unterkiefer von 43 verschiedenen Theropoden-Arten, und analysierten anhand von biomechanischen Computersimulationen, welcher mechanische Stress jeweils auf den Kiefer wirkte, wenn der Dinosaurier zubiss.
„Theropoda-Dinosaurier haben während ihrer 165 Millionen Jahre dauernden Evolutionsgeschichte extreme Veränderungen in ihrer Ernährungsweise durchgemacht“, erklärt Ma. „Sie begannen als Fleischfresser und entwickelten sich später zu spezialisierten Fleischfressern, Allesfressern und Pflanzenfressern. Zu untersuchen, wie sich ihre Ernährungsweise verändert hat, ist der Schlüssel zum Verständnis der Ernährungsumstellung auch bei anderen Wirbeltieren.“
Gebogener Kiefer reduziert mechanische Belastung
Die Analysen zeigten: Sowohl bei Fleischfressern als auch bei Pflanzenfressern hatten später entstandene Arten kräftigere Kiefer als ihre Vorfahren. Insbesondere der hintere Teil des Kiefers wurde im Laufe der Evolution dicker. Bei Pflanzenfressern wölbte sich der Kiefer zudem nach unten, was die mechanische Stabilität zusätzlich erhöhte und so die hohen Belastungen ausglich, die bei Abreißen von Pflanzenteilen entstehen. „Diese Veränderungen ermöglichten es den pflanzenfressenden Theropoden, Pflanzenmaterialien zu nutzen, die für frühere, nicht an den Verzehr von Pflanzen angepasste Theropoden nicht verfügbar waren“, erklären die Forscher.
Für Fleischfresser dagegen genügt es nicht, wenn sie kräftig zubeißen können. Damit ihnen die Beute nicht entkommt, müssen sie zusätzlich schnell sein. „Ein nach unten gerichteter Unterkiefer wäre womöglich nicht günstig, um die Beute zu packen und festzuhalten“, schreiben die Forscher. Obwohl das nach unten gerichtete Gebiss die beste mechanische Entlastung bietet, entwickelten die fleischfressenden Dinosaurier daher eine andere Anpassung: „Im Vergleich zu den frühesten fleischfressenden Theropoden entwickelten spätere Tyrannosauroiden und ihre Verwandten ein nach oben gerichtetes Gebiss mit einem gewellten Kauflächenrand, der dem von modernen Raubtieren wie Krokodilen ähnelt“, berichten Ma und seine Kollegen. Die nach oben gebogene Form der späten Fleischfresser ist zwar weniger stabil als die nach unten gebogene der Pflanzenfresser, bietet aber im Vergleich zu den eher länglich-schmalen Unterkiefern ihrer Vorfahren dennoch mechanische Vorteile.
