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Forschung rund um Tristan

Am Museum für Naturkunde wird das Skelett über die kommenden Jahre durch ein eigenes Forscher-Team, mit modernster Technik und im engen Schulterschluss mit Partnern aus Wissenschaft und Forschung, Industrie und Gesellschaft beforscht.

Kurz nach der Ankunft des Schädels in Berlin reiste ein Team des Museums im Juli 2015 nach Montana, um an der Fundstelle des T. rex weitere Grabungen vorzunehmen. Mit dem Ziel, weitere Informationen über die Umwelt zu Lebzeiten des gigantischen Fleischfressers zu sammeln: Können wichtige Spurenfossilien wie Krebse, Schnecken, Muscheln nachgewiesen werden? Finden sich Reste anderer Wirbeltiere wie etwa Schildkröten oder Fische? Sind Reste von Pflanzen erhalten? Die Schichten um die Fundstelle wurden eingemessen und Proben gesammelt. Mit modernen Untersuchungsmethoden, etwa im Isotopenlabor des Museums für Naturkunde Berlin, können so Aussagen über die klimatischen Verhältnisse vor etwa 66 Millionen Jahren getroffen werden. Über die Laufzeit des Forschungsprojektes soll so aus den einzelnen Puzzleteilen ein Bild der Lebenswelt von Tristan entstehen.

Die Ergebnisse der Forscherteams fließen nach und nach in die Ausstellung ein, die den Besuchern bereits jetzt in fünf Themenbereichen die wichtigsten Forschungsschwerpunkte und -fragen vorstellt.

Anatomie

Im Forschungsschwerpunkt  Anatomie geht Daniela Schwarz, Wirbeltierpaläontologin, spannenden Fragestellungen wie: Wie alt war Tristan? Welche Informationen stecken in den Knochen? Hatte das Skelett bereits Merkmale einer modernen Leichtbauweise?

 

Bisher wurden etwa 50 Exemplare von diesem Raubsaurier gefunden – keiner davon vollständig. Daher liefert jeder weitere Fund der Wissenschaft neue Erkenntnisse. Nach derzeitigem Kenntnisstand geht man davon aus, dass ein T. rex -Skelett aus 300 Knochen bestand. Von Tristan wurden 170 Knochen gefunden – damit zählt er bereits zu den vollständigsten Exemplaren weltweit. Viele Knochen sind mehr als nur statische Bauteile. Sie verändern sich im Laufe des Lebens und können beispielsweise als Anhaltspunkte dienen, um das Lebensalter eines Tieres zu bestimmen. Vergrößerte Knochenhöcker im oberen Schädelbereich, verwachsene Wirbelfortsätze und vergrößerte Muskelansatzstellen etwa sind typische Merkmale eines ausgewachsenen T. rex.

Neben der Vollständigkeit ist die Erhaltung des Skeletts entscheidend. Im Inneren von Tristans Knochen erhoffen sich die Wissenschaftler erhaltene Hohlräume zu finden. Einige von ihnen waren Kanäle für Nerven: Ihre Größe ist ein Anhaltspunkt dafür, wie groß ein Nerv und damit wie stark ein bestimmter Sinn, z.B. der Geruchsinn, ausgeprägt war. Die meisten der Hohlräume sind aber luftgefüllt, sogenannte Pneumatisierungen, und dienen der Gewichtsreduzierung. Bei heutigen Vögeln – den Nachfahren der Tyrannosaurier - ist diese Leichtbauweise besonders stark ausgeprägt. Aber wie viel davon findet sich bereits im Skelett von Tristan und seinen Artgenossen, die trotz ihrer Größe und massigen Muskeln schnell und wendig für die Jagd sein mussten. Mit Hilfe von CT-Scans, die einen Blick ins Innere der Knochen ermöglichen, gehen die Wissenschaftler dieser Frage nach.

Paläopathologie

Oliver Hampe, Paläontologe, setzt sich im Forschungsschwerpunkt Paläopathologie mit Tristans Lebensgeschichte auseinander: Litt Tristan an Krankheiten? Welche Verletzungen hatte er? Und woran ist er gestorben?    

 

Die Knochen von Fossilien erzählen Geschichten, wenn man sie zu lesen weiß. Dazu benötigt man einiges an Fachwissen, denn ob bestimmte Spuren auf Krankheiten zurückzuführen sind, die ein Tier zu Lebzeiten hatte oder erst nach dem Tod auf die Fundstücke gekommen sind, lässt sich nicht immer leicht erkennen. Die Erforschung der pathologischen Befunde ermöglicht Rückschlüsse auf die individuelle Lebensgeschichte von Tristan und kann darüber hinaus dazu beitragen, die Evolution von heutigen Krankheiten und Krankheitsbildern bessern zu verstehen.

Tristans Skelett zeigt eine Reihe krankhafter Veränderungen. Schwellungen am rechten Unterkiefer deuten auf Infektionen oder einen Tumor hin. Der gegenüberliegende Oberkiefer weist dagegen Zahnanomalien auf, also Veränderungen an Zahnkronen und Wurzeln. Beides hängt vermutlich zusammen; man kann sich vorstellen, dass eine Infektion des Unterkiefers extrem schmerzhaft war und deshalb geschont wurde, soweit das ging.

Zusätzlich sind am Skelett Knorpelverknöcherungen und Neogelenke zu finden. Diese lassen entweder auf ein höheres Alter oder auf die längere Schonung einer Körperregion schließen. Auf einigen Rippen sind Verdickungen zu sehen, eindeutige Anzeichen von verheilten Knochenbrüchen. Diese Verletzungen hat Tristan überlebt.

Funktionelle Morphologie

Im Forschungsschwerpunkt der funktionellen Morphologie dreht sich alles um die Untersuchung von Tristans Bewegungsabläufen und Fähigkeiten. Dabei wird sein Skelett in Hinblick auf bestimmte Funktionen seines Organismus untersucht: Wie hat Tristan gejagt? Wie schnell und wendig war er? Und wie hielt der Schädel den großen Beisskräften stand? Das sind die Fragen mit denen sich Heinrich Mallison, Paläontologe am Museum für Naturkunde Berlin, beschäftigt.  

 

Tyrannosaurs rex war eines der gefährlichsten Landraubtiere aller Zeiten. Die Frage wie er jagte, beschäftigt die Wissenschaftler  nach wie vor. Es gibt verschiedene Meinungen: Aasfresser, Lauerjäger oder flinker Hetzjäger? Anhand der Skelette können Fakten gesammelt werden, welche die verschiedenen Hypothesen stützen.

An der Lage von Muskelansatzstellen, den Proportionen der Knochen von Beinen, Hüfte und Schwanz und der Form der Gelenke kann die Fortbewegung simuliert werden: Wie schnell konnte Tyrannosaurus rex laufen? Wie wendig waren die Tiere? Viele Experten meinen, dass T. rex sein Verhalten im Verlauf des Wachstums veränderte: Jungtiere und Heranwachsende jagten flink und sehr wendig kleinere und schnell Beutetiere. Ausgewachsene Exemplare dagegen waren wegen des größeren Gewichts und veränderter Hebelarme auf große, behäbigere Pflanzenfresser spezialisiert. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass T. rex seine eigenen Artgenossen verspeiste.

Tyrannosaurus rex stand an der Spitze der Nahrungspyramide. Seine Beißkraft betrug ca. 50.000 Newton, d. h. jeder seiner Zähne wurde mit einem Druck von 5 Tonnen in die Beute getrieben. Eine unvorstellbare Gewalt: ein Tiger schafft 1500 Newton, ein Mensch gerade mal 1000. Die große Frage ist, wie der Schädel diesen Druck aushalten konnte. Aufschluss geben Vergleiche mit Vögeln und Reptilien. Viele von ihnen haben Gelenke in ihren Schädeln und können Kräfte durch aktive Bewegungen verteilen. Gab es ähnliche Stoßdämpferfunktionen auch im Schädel von Tristan?

Paläoökosystem

Die Paläobotanikerin Barbara Mohr und ihre Kollegen untersuchen das Ökosystem in dem Tristan lebte und widmen sich den Fragen: Wie sah Tristans Lebensraum aus? Welches Klima herrschte zu der Zeit? Und welche Tiere und Pflanzen gab es?      
 

Neben der genauen Untersuchung des Skeletts und des Sediments, aus dem die Knochen stammen, liefern auch sogenannte Beifunde wichtige Informationen, um die Lebenssituation längst ausgestorbener Arten zu rekonstruieren. Dabei können selbst kleinste Fragmente wie Sporen, Samenkapseln, Knochensplitter und Zähne wertvolle Hinweise geben. Durch ergänzende, moderne Isotopenanalysen lassen sich daraus Ökosysteme rekonstruieren.

Tristans Knochen stammen aus der sogenannten Hell Creek Formation, die sich durch Montana, Nord- und Süddakota in den USA zieht. Diese Schicht beginnt mit Ablagerungen von vor 67 Millionen Jahren und endet etwa 65 Millionen Jahre vor unserer Zeit. Sie ist reich an Dinosauriern, aber auch an Überresten anderer Pflanzen und Tiere. Von diesen Funden weiß man, dass zu Tristans Lebenszeit ein feuchtes, warm gemäßigtes Klima herrschte.

Direkt neben Tristan wurden Fragmente von Bäumen, Sträuchern und Blüten gefunden, dazu Fischschuppen und Reste von Krokodilen. Wenn man außerdem das tonhaltige Sediment betrachtet, in dem die Fossilien eingebettet sind, ist nur eine Schlussfolgerung möglich: Tristan lebte in einer sich schnell verändernden Flusslandschaft, an dessen Ufern bunte, artenreiche Mischwälder standen.

Taphonomie

Wie alt ist das Fossil? Wie ist der Erhaltungszustand von Tristans Skelett? Und warum sind die versteinerten Knochen schwarz? Diesen Fragen stellt sich Franziska Sattler, angehende Paläontologin, und das Team des Naturkundemuseums im Forschungsschwerpunkt Taphonomie.

 

Die wissenschaftliche Auswertung von Informationen rund um die Einbettung von Fossilien wird als Taphonomie oder Fossilisationslehre bezeichnet. Dabei werden geologische, chemische, physikalische und biochemische Methoden und Erkenntnisse angewandt. Die Erdschicht, aus der ein Fundstück stammt, verrät beispielsweise das ungefähre Alter. Tristan stammt aus der Hell Creek Formation in den USA, die dem Ende der Kreidezeit vor 67 bis 65 Millionen Jahren zuzuordnen ist.

Zwischen dem Tod eines Lebewesens und dem Fund seiner versteinerten Überreste liegt eine lange Zeit und vielfältige Einflüsse bewirken, dass nie das exakte Abbild der Vergangenheit gefunden wird. Weichteile und Knorpel verwesen in der Regel völlig, durch Fraß und chemische Prozesse gehen Teile des Skeletts verloren. Die tonnenschweren Sedimente verändern die Knochen oft auch physikalisch. So sind von Tristan 170 Knochen erhalten, diese aber zum Teil erheblich deformiert.

Die schwarze Färbung des Skeletts lässt sich durch die Einlagerung von dunklen Pigmenten erklären. Diese stammen von Zerfallsprozessen, die unter Luftabschluss stattfinden und von eingelagerten Tonmineralien. Letztere haben noch eine andere Auswirkung: weil sie Wasser aufnehmen können und sich dabei ausdehnen, muss Tristan vor zu hoher Luftfeuchtigkeit geschützt werden.

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