Sauropodendinosaurier - die größten Landtiere aller Zeiten - wogen bis zu 80-100 Tonnen und erreichten eine Länge von 40-50 Metern. Die Paläontologen fassten alle verfügbaren Daten zusammen und nannten fünf Hauptfaktoren, die die Entwicklung von Gigantismus bei Sauropoden ermöglichten: Weigerung, Nahrung zu kauen, schnelle Fortpflanzung durch Legen vieler kleiner Eier, schnelles Wachstum, ein perfektes Atmungssystem und eine Abnahme der Stoffwechselrate bei erwachsenen Tieren im Vergleich zu jungen
Das Wissenschaftsmagazin veröffentlichte einen Artikel der Paläontologen Martin Sander von der Universität Bonn und Marcus Clauss von der Universität Zürich, in dem die Autoren die Ergebnisse jahrelanger Studien über riesige Sauropodendinosaurier zusammenfassen. In Bezug auf ihre Masse übertrafen diese Tiere die größten Landsäugetiere sowie Vertreter anderer Gruppen von Dinosauriern (Theropoden und Ornithischiden) um eine Größenordnung.
Sauropoden erschienen am Ende der Trias (vor etwa 210 Millionen Jahren). Bis heute haben Paläontologen etwa 120 Gattungen von Sauropoden beschrieben. Diese pflanzenfressenden Riesen beherrschten viele terrestrische Ökosysteme vom mittleren Jura bis zum Ende der Kreidezeit, dh etwa 100 Millionen Jahre lang - doppelt so lange wie die Blütezeit großer pflanzenfressender Säugetiere. Somit waren die Sauropoden eine sehr erfolgreiche und blühende Gruppe, überhaupt kein "Evolutionsfehler".
Natürlich beschäftigen sich sowohl Wissenschaftler als auch die breite Öffentlichkeit mit der Frage: Warum sind Sauropoden so groß geworden?
Es ist nicht möglich, den Gigantismus von Sauropoden durch äußere Gründe zu erklären, obwohl solche Versuche wiederholt unternommen wurden. Sie versuchten beispielsweise, eine Korrelation zwischen der Evolutionsdynamik der Größe von Sauropoden und Faktoren wie der Konzentration von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Atmosphäre, Änderungen des Klimas, des Meeresspiegels und der Landfläche zu finden - und es stellte sich in allen Fällen heraus, dass es keine signifikanten Korrelationen gab. Daraus schließen die Autoren, dass der Schlüssel zum Geheimnis des Gigantismus der Sauropoden in ihrer Biologie gesucht werden muss.
Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen primitiven und fortgeschrittenen Merkmalen bei den größten pflanzenfressenden Tieren: Säugetieren, Sauropoden, ornithischen Dinosauriern und modernen Reptilien. Von links nach rechts: Säugetiere (afrikanischer Elefant, Giraffe, fossiles Nashorn Indricotherium), Sauropoden (Argentinosaurus, Brachiosaurus), ornithischianische Dinosaurier (Shantungosaurus, Triceratops), Riesengalapagosschildkröte. Zahl: aus dem diskutierten Artikel in Science
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Die Struktur der Zähne, des Mundes und des Halses von Sauropoden ist sehr unterschiedlich, was darauf hinweist, dass sie keine endgültige Ernährung hatten (obwohl sie zweifellos alle nur pflanzliche Lebensmittel aßen). Alle Sauropoden haben jedoch ein primitives Merkmal, das sie stark von anderen großen Phytophagen unterscheidet - Säugetieren und ornithischianischen Dinosauriern. Sauropoden kauten nie Nahrung: Ihre Zähne und Kiefer waren klein und zum Kauen völlig ungeeignet. Sie hatten auch nicht die Angewohnheit, Steine zu schlucken, um mit ihrer Hilfe die verschluckte Vegetation im Magen zu zermahlen, wie es einige andere Dinosaurier und Vögel taten. Anscheinend wurde das Fehlen eines Kauapparates durch die Tatsache kompensiert, dass der Verdauungstrakt von Sauropoden aufgrund ihrer ungeheuren Größe sehr lang war, so dass selbst nicht gekaute Lebensmittel Zeit hatten, darin zu verdauen.
Die Weigerung, Nahrung zu kauen, ließ den Sauropodenkopf klein bleiben, was wiederum die Entwicklung eines sehr langen Halses ermöglichte, dank dessen Sauropoden mühelos Nahrungsquellen erreichen konnten, die für andere Tiere unzugänglich waren. Es wird angenommen, dass der lange Hals auch dazu verwendet werden könnte, Sexualpartner anzuziehen. Vielleicht kämpften die männlichen Sauropoden wie moderne Giraffen mit dem Hals. In diesem Fall sollte die sexuelle Selektion zur Verlängerung des Halses beigetragen haben.
Im Gegensatz dazu haben die meisten großen pflanzenfressenden Säugetiere und Ornithischis-Dinosaurier sehr starke Zähne, Kiefer und Kaumuskeln entwickelt, was zu einer dramatischen Zunahme der Kopfgröße führt. Dies führte zu erheblichen Einschränkungen der akzeptablen Halslänge.
Große Körpergrößen führen zu einer Reihe von physiologischen Problemen, von denen das wichtigste das Problem der Überhitzung ist. Darüber hinaus erschwert das Vorhandensein eines langen Halses das Eindringen von Frischluft in die Lunge (Sie müssen sehr tief einatmen, damit nicht nur die Luft, die nach dem vorherigen Ausatmen in der langen Luftröhre verblieben ist, in die Lunge gelangt). Die Sauropoden scheinen diese beiden Probleme durch die Entwicklung eines sehr hoch entwickelten und hoch entwickelten Systems von "Luftsäcken" gelöst zu haben.
Luftsäcke traten höchstwahrscheinlich bei den gemeinsamen Vorfahren aller eidechsenartigen Dinosaurier auf, dh bei Sauropoden und fleischfressenden Theropoden, und von diesen wurden sie von Vögeln geerbt. Bei Vögeln wird dank Luftsäcken, die durch ein komplexes System von Rohren und Ventilen mit der Lunge verbunden sind, sowohl beim Ein- als auch beim Ausatmen Frischluft durch die Lunge gedrückt. Luftsäcke intensivieren nicht nur die Atmung, sondern kühlen den Körper auch effektiv. Die Tatsache, dass eidechsenähnliche Dinosaurier auch Luftsäcke hatten, wird durch die Ergebnisse der Untersuchung ihrer Knochen belegt (viele Luftsäcke dringen in die Knochen ein oder hinterlassen charakteristische Abdrücke auf ihnen). Die neuesten Informationen zu Luftsäcken bei Dinosauriern finden Sie in einem kürzlich veröffentlichten Artikel: Sereno PC, Martinez RN, Wilson JA, Varricchio DJ, Alcober OA, et al.(2008) Hinweise auf intrathorakale Vogel-Luftsäcke in einem neuen Raubdinosaurier aus Argentinien // PLoS ONE 3 (9): e3303.
Damit die gigantische Größe für Sauropoden von großem Nutzen ist und durch Selektion unterstützt wird, mussten Sauropoden so schnell wie möglich wachsen. Wenn sich das Tier bereits auf Gigantismus verlassen hat - um sich vor Raubtieren zu schützen oder Zugang zu den Kronen hoher Bäume zu erhalten - bedeutet dies, dass es für es nicht rentabel ist, klein zu sein, und die Kindheit muss so schnell wie möglich vergangen sein. Sauropoden mussten ihre Masse um das 100.000-fache erhöhen, um ihre maximale Größe zu erreichen - ein Rekordwert für Reptilien, ganz zu schweigen von Vögeln und Säugetieren (das geschlüpfte Kalb wog nur wenige Kilogramm und der ausgewachsene erwachsene Dinosaurier - viele zehn Tonnen). Die histologische Analyse der Knochen von Sauropoden bestätigt im Allgemeinen die Annahme eines schnellen Wachstums, obwohl diese Daten nicht ganz eindeutig sind. Anscheinend erreichten Sauropoden im zweiten, sexuelle Reife,und die maximale Größe - im dritten Jahrzehnt.
Ein derart schnelles Wachstum ist nur unter der Bedingung eines sehr intensiven Stoffwechsels möglich - genau wie bei modernen Vögeln und Säugetieren. Wenn jedoch die Stoffwechselrate bei erwachsenen Sauropoden so hoch bleibt, werden sie unweigerlich überhitzt, und keine Menge Luftsäcke könnte sie retten. Außerdem würden sie eine völlig unvorstellbare Menge an Nahrung benötigen. Die Autoren sehen nur einen Ausweg aus diesem Widerspruch: Anscheinend war die Stoffwechselrate bei Sauropoden in der Jugend hoch und nahm mit dem Alter signifikant ab. Leider haben Paläontologen noch keine direkten Daten zur Stoffwechselrate von Sauropoden.
Alle Dinosaurier sind als eiförmig bekannt. Ihre Jungen wurden klein und ungeschützt geboren, aber es gab viele von ihnen. Im Gegensatz dazu bringen große pflanzenfressende Säugetiere große und gut geschützte Junge zur Welt, jedoch in sehr geringer Anzahl. Aus diesem Grund erhöht die Entwicklung des Gigantismus bei Säugetieren die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens der Art erheblich: Je größer das Tier, desto weniger Jungen produziert es und desto länger dauert es, bis die Population nach ihrem vorübergehenden Rückgang wiederhergestellt ist. Sauropoden waren an diese Einschränkung nicht gebunden: Gigantismus in ihnen führte nicht zu einer Abnahme der Fruchtbarkeit, und die Populationsgröße konnte unter günstigen Bedingungen sehr schnell wachsen.
So wurde nach Angaben der Autoren ein Gigantismus bei Sauropoden aufgrund einer besonderen Kombination von primitiven und fortgeschrittenen Merkmalen möglich. Die primitiven Merkmale, die zum Gigantismus beigetragen haben, sind die Unfähigkeit, Nahrung zu kauen und Eier zu legen; Fortgeschritten - schnelles Wachstum, perfektes Atmungssystem und Stoffwechselrate ändern sich mit dem Alter.