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Ein Thermometer für Dinosaurier

24.06.2011
Kleine Köpfe, große Körper und langsamer Stoffwechsel – wenn von Dinosauriern die Rede ist, drängt sich der Eindruck von dumpfen, trägen und wechselwarmen Giganten auf.

Doch dieses Bild scheint zu trügen: Bei den vor 65 Millionen Jahren ausgestorbenen Riesenechsen könnte es sich um Hochleistungsmodelle der Evolution gehandelt haben. Forscher der Universität Bonn haben nun zusammen mit Kollegen aus den USA die Körpertemperatur für einige große pflanzenfressende Dinosaurier auf 36 bis 38 Grad bestimmt.

„Ursprünglich wurden die Dinosaurier als wechselwarme Tiere angesehen, weil sie wie Eidechsen oder Krokodile zu den Reptilien zählen“, sagt der Bonner Geochemiker Dr. Thomas Tütken vom Steinmann-Institut der Universität Bonn. Bei ihnen hängt die Körpertemperatur von der Umgebungstemperatur ab. „Nach einer kalten Nacht sind die heutigen Reptilien deshalb nur sehr eingeschränkt bewegungsfähig und ihre Aktivität ist dann begrenzt“, sagt der Wissenschaftler.

Im Gegensatz dazu können warmblütige Tiere, wie Säugetiere oder Vögel, ihre Körpertemperatur durch Verbrennung von Nahrung konstant halten. Verfügten die Dinosaurier auch über eine solche aktive „Heizung“? Ein gleichwarmer Organismus ist mit einem Rennwagen vergleichbar, der zwar sehr leistungsstark ist, dafür aber auch ordentlich „Sprit“ schluckt. Ein wechselwarmes Tier startet dagegen im Kaltbetrieb deutlich langsamer, braucht aber auch nur rund ein Zehntel der Energie eines gleichwarmen Tieres.

Die Bonner Forscher haben mit Kollegen aus den USA eine Methode entwickelt, wie sich durch Analysen des Zahnschmelzes die absolute Körpertemperatur der Dinosaurier wie mit einem Thermometer bestimmen lässt. „Die ursprüngliche chemische Zusammensetzung des Zahnschmelzes ist deutlich besser erhalten als die von Knochen der Dinosaurier“, sagt Tütken. Der Schmelz enthält einen gewissen Anteil an Karbonat, einer Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff. Von beiden Elementen gibt es eine schwerere und eine leichtere Variante, die Isotope genannt werden. „Wie häufig die beiden schweren Isotope des Kohlenstoffs (13C) und des Sauerstoffs (18O) im Dinosaurierzahn eine 13C-18O-Verbindung eingehen, hängt von der Mineralbildungstemperatur ab“, berichtet der Geochemiker. Je wärmer es bei der Bildung des Zahnschmelzes war, desto seltener gehen die beiden schwereren Isotope eine Bindung ein. „Diesen Zusammenhang nutzen wir für das Thermometer, mit dem wir die Körpertemperatur auf etwa zwei Grad genau bestimmen können“, erklärt Tütken.

Mittels dieses chemischen Thermometers untersuchten die Wissenschaftler Zähne von verschiedenen Dinosauriern, dem bis zu 20 Meter langen und bis zu 15 Tonnen schweren Camarasaurus und dem Brachiosaurus, der sogar bis 23 Meter lang und rund 40 Tonnen schwer wurde. Die beiden zu den pflanzenfressenden Sauropoden gehörenden Riesenechsen lebten vor rund 150 Millionen Jahren in der Jurazeit. „Vom Camarasaurus haben wir dreizehn Zähne und vom Brachiosaurus drei untersucht“, sagt der Bonner Forscher. Allerdings waren nur sieben so gut erhalten, dass die Analysen als aussagekräftig gelten.

Die schwereren Varianten des Kohlenstoffs und des Sauerstoffs sind nur zu einem sehr geringen Teil im Zahnschmelz enthalten – im Schnitt nur in 45 von einer Million Teilen. „Deshalb benötigten wir pro Messung jeweils etwas mehr als ein Zehntel Gramm Zahnschmelz, der bei Dinosaurierzähnen oft deutlich dünner als ein Millimeter ist“, berichtet Tütken. Die Dinosaurier hatten durchaus größere Zähne vom Ausmaß bis zu mehreren Zentimetern. „Da sie nicht kauten, sondern die Nahrung nur abbissen, wurden die Zähne permanent - teilweise sogar im Monatsrhythmus - erneuert, so wie es heutige Reptilien auch noch tun“, erläutert der Bonner Forscher.

Die Körpertemperatur der Dinosaurier lag bei 36 bis 38 Grad

Die Analysen des Zahnschmelzes ergaben beim Camarasaurus aus den USA eine Körpertemperatur von rund 36 Grad und beim Brachiosaurus aus Tansania etwa 38 Grad. „Mit unserer Methode haben wir am Zahnschmelz von Dinosaurierfossilien erstmals die Körpertemperatur der Riesenechsen bestimmen können“, erklärt der Bonner Forscher. In einer vorhergehenden Studie hatten die Wissenschaftler das chemische Thermometer bereits an fossilen Zähnen von 30.000 Jahre alten Mammuts erfolgreich angewendet. „Mit den Dinosaurierzähnen haben wir nun die Zeitskala auf 150 Millionen Jahre erheblich ausgedehnt“, sagt Tütken.

Die Frage, ob die Dinosaurier gleichwarme Tiere waren, ist noch nicht endgültig gelöst. „Unsere Daten geben klare Hinweise darauf, dass die Körpertemperatur deutlich höher und stabiler als die Umgebungstemperatur war“, sagt Tütken. Allerdings könnte dies auch mit der schieren Größe der Riesenechsen zusammenhängen, weil eine große Körpermasse auch sehr gut die Temperatur konstant hält. Die Wissenschaftler wollen nun die Körpertemperatur von kleineren Dinosauriern untersuchen, weil sie die Wärme aufgrund ihrer im Vergleich zum Körpervolumen großen Körperoberfläche nicht so gut speichern konnten. Würden diese ähnlich hohe Körpertemperaturen wie warmblütige Tiere zeigen, wäre das ein eindeutiger Hinweis auf deren Warmblütigkeit.

Publikation: Robert A. Eagle, Thomas Tütken, Taylor S. Martin, Aradhna K. Tripati, Henry C. Fricke, Melissa Connely, Richard L. Cifelli and John M. Eiler: „Dinosaur Body Temperatures Determined from Isotopic (13C-18O) Ordering in Fossil Biominerals“, Science, 23 June 2011 (10.1126/science.1206196)

Kontakt:
Dr. Thomas Tütken
Leiter der Emmy-Noether-Gruppe „Knochengeochemie“
Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie
der Universität Bonn
Telefon: 0228/736545
E-Mail: tuetken@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www3.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/168-2011

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