Wie haben sich Dinosaurier mit „Vogelhüften“ entwickelt?

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Forscher haben eine neue Analyse der Ursprünge von Dinosauriern mit „Vogelhüften“ durchgeführt – der Gruppe, zu der ikonische Arten wie Triceratops gehören – und festgestellt, dass sie sich wahrscheinlich aus einer Gruppe von Tieren entwickelt haben, die als Silesaurier bekannt sind und vor zwei Jahrzehnten erstmals identifiziert wurden.

Die Forscher der University of Cambridge und der Universidade Federal de Santa Maria in Brasilien versuchten, ein seit langem bestehendes Rätsel in der Paläontologie zu lösen: Woher die „vogelhüftigen“ Dinosaurier oder Ornithischianer kamen.

Derzeit gibt es im Fossilienbestand eine Lücke von mehr als 25 Millionen Jahren, was es schwierig macht, den Zweig des Dinosaurier-Stammbaums zu finden, zu dem Ornithischianer gehören.

Die Forscher führten eine umfassende Analyse von frühen Dinosauriern sowie von Silesauriern durch, einer nach Silesaurus benannten Gruppe, die erstmals 2003 beschrieben wurde. Die Forscher vermuten, dass Silesaurier ihre Anatomie während der späten Trias-Periode schrittweise veränderten, so dass sie in der frühen Zeit Ornithischianern ähnelten Jurazeit.

Diese ornithischischen Vorfahren haben jedoch die Hüftstruktur der Dinosaurier mit Echsenhüften oder Saurischianern, was darauf hindeutet, dass die frühesten Dinosaurier mit Vogelhüften tatsächlich Echsenhüften hatten. Die Ergebnisse werden im Zoological Journal of the Linnean Society veröffentlicht.

Dinosaurier entstanden in der späten Trias vor etwa 225 Millionen Jahren und dominierten das Leben auf der Erde bis zu einem Massensterben vor 66 Millionen Jahren. Dinosaurier faszinieren uns, seit sie erstmals 1842 von Richard Owen so benannt wurden.

Die frühesten entdeckten Dinosaurierreste waren ruppig: seltsam aussehende Zähne und ein paar Knochen. In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurden jedoch genügend Dinosaurierreste gefunden, sodass ein Klassifizierungssystem erforderlich war. Harry Seeley, der in Cambridge von Adam Sedgwick ausgebildet worden war, entwickelte eine solche Klassifizierung von Dinosauriern, die hauptsächlich auf der Form ihrer Hüftknochen beruhte: Sie waren entweder Saurischianer (Echsenhüfte) oder Ornithischians (Vogelhüfte). Diese Klassifizierung, die erstmals 1888 veröffentlicht wurde, erwies sich als zuverlässig: Alle Dinosaurierentdeckungen schienen genau in die eine oder andere dieser Gruppierungen zu passen.

In einem Papier aus dem Jahr 2017 argumentierten Professor David Norman vom Department of Earth Sciences in Cambridge und seine ehemaligen Doktoranden Matthew Baron und Paul Barrett jedoch, dass diese Dinosaurierfamiliengruppierungen neu geordnet, neu definiert und umbenannt werden müssten. In einer in Nature veröffentlichten Studie schlugen die Forscher vor, dass Dinosaurier mit Vogelhüften und Dinosaurier mit Echsenhüften wie Tyrannosaurus von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, was möglicherweise mehr als ein Jahrhundert der Theorie über die Evolutionsgeschichte der Dinosaurier auf den Kopf stellt.

Abgesehen von Kontroversen ist seit langem anerkannt, dass sich die Vogelhüftsaurier anatomisch eindeutig von allen anderen Arten von Dinosauriern unterscheiden, obwohl sie nichts mit Vögeln zu tun haben. Aber wie sie entstanden sind, ist ein seit langem bestehendes Problem geblieben.

„Es scheint so zu sein, dass sie mit allen anderen Dinosauriern in der späten Trias entstanden sind, aber eine einzigartige Reihe von Merkmalen aufwiesen, die nicht in eine evolutionäre Abfolge ihrer Dinosaurier-Vettern eingepasst werden konnten“, sagte Norman, der Fellow des Christ’s College ist. „Es war, als wären sie plötzlich aus dem Nichts aufgetaucht.“

Jüngste Arbeiten haben begonnen, ein vielfältigeres und rätselhafteres Bild der ornithischischen Ursprünge zu zeichnen. Aus phylogenetischer Sicht – wie sich der Stammbaum der Dinosaurier im Laufe der Zeit verzweigt – wird vorausgesagt, dass ornithischische Überreste vor etwa 225 Millionen Jahren erstmals im Fossilienbestand auftauchen sollten.

„Je mehr wir jedoch in Gestein dieses Alters gesucht haben, desto weniger haben wir gefunden“, sagte Norman. „Die ersten unbestreitbaren ornithischischen Überreste sind weniger als 200 Millionen Jahre alt, was bedeutet, dass es eine ornithischische Lücke von mehr als 25 Millionen Jahren gibt. Bisher sind alle Versuche, diese Lücke zu schließen, gescheitert.“

Eine Lösung für dieses Rätsel lässt sich auf eine Entdeckung in den frühen Jahren dieses Jahrhunderts zurückführen, als das Skelett eines ungewöhnlichen Dinosaurier-ähnlichen Tieres aus der späten Trias in Polen entdeckt wurde. Sie wurde von Jerzy Dzik beschrieben und Silesaurus (die „schlesische Eidechse“) genannt.

Silesaurus hat lange, schlanke Beine, die ihm eine aufrechte, dinosaurierähnliche Haltung verliehen – und seine Hüftknochen sind wie bei einem Saurischian angeordnet –, aber er schien eine zahnlose, schnabelähnliche Region an der Vorderseite seines Unterkiefers zu haben. Dies war der zahnlosen schnabelartigen Struktur, die als Prädentär bekannt ist, nicht unähnlich, die in allen ornithischischen Dinosaurierschädeln zu finden ist, obwohl der einzigartige ornithischische Prädentärknochen nicht vorhanden war.

Seine Zähne waren auch an der Spitze der Wurzeln eingeschnürt, und die Kronen der Zähne hatten ein blattförmiges Profil: eine Art Zahnform, die bei vielen frühen Ornithischianern zu sehen war. Dzik spekulierte über die möglichen ornithischischen Ähnlichkeiten von Silesaurus, aber der Vorschlag wurde von den meisten Forschern verworfen oder ignoriert.

In den folgenden Jahren wurden weitere Silesaurus-ähnliche Kreaturen entdeckt, hauptsächlich in Südamerika. Viele dieser Exemplare waren Fragmente, aber die zahnlose Spitze des Unterkiefers und die blattförmigen Zähne waren üblich.

Die Anhäufung dieser Exemplare erregte die Aufmerksamkeit mehrerer Forscher. Ihre Analysen deuteten darauf hin, dass Silesaurier enge Verwandte echter Dinosaurier waren. Entweder wurden sie kurz vor der Entstehung echter Dinosaurier auf einen Ast gesetzt, oder sie erschienen in einigen Fällen als Schwestergruppe von Ornithischia. Im Jahr 2020 schlugen Mauricio Garcia und Rodrigo Müller von der Universidade Federal de Santa Maria in Brasilien vor, dass schlesaurierähnliche Kreaturen auf dem Ast von Dinosauria sitzen könnten, der zu Ornithischia führte.

„Diese Arbeit erregte unsere Aufmerksamkeit in Cambridge“, sagte Norman. „Vor einigen Jahren habe ich ein Forschungsprojekt entwickelt, das direkt auf das Problem der Entstehung der Ornithischia abzielte, und Matt war der Forschungsstudent des Projekts.“

Norman und Barron begannen mit Rodrigo und Mauricio zusammenzuarbeiten und erweiterten die ursprüngliche Analyse, um eine Reihe von ornithischischen Dinosauriern sowie Dinosaurier-Vorfahren einzubeziehen. Das Ergebnis ihrer Zusammenarbeit ist ein Stammbaum, der Silesaurier als Abfolge von Tieren am Stamm des Astes darstellt, der zu Ornithischia führt.

„Die Schlesaurier veränderten ihre Anatomie während der späten Trias nach und nach, sodass sie den Ornithischianern ähneln“, sagte Norman. „Wir konnten diesen Übergang durch die Entwicklung des zahnlosen Schnabels, die Entwicklung von blattförmigen, grobkantigen Zähnen, die typisch für die pflanzenfressenden Ornithischia sind, Modifikationen an den Schulterknochen, Änderungen in den Proportionen der Beckenknochen verfolgen , und schließlich eine Umstrukturierung der Muskelansatzbereiche an den Hinterbeinen.“

Die Forschung legt nahe, dass Ornithischianer nicht aus dem Nichts entstanden sind. Vielmehr tauchten sie erstmals in der späten Trias in Gestalt von Silesauriern auf, die ihre Anatomie im Laufe der Zeit allmählich neu ordneten, bis sich zu Beginn der Jurazeit erkennbare Ornithischianer entwickelt hatten.

Diese Erklärung hat jedoch noch einen weiteren Aspekt, nämlich dass die frühesten Ornithischianer der späten Trias keine der anatomischen Merkmale echter Ornithischianer hatten: Ihnen fehlte ein Prädentariat und vor allem behielten sie die frühe saurischische Hüftkonstruktion bei.

„Also waren die allerersten Ornithischianer technisch gesehen Saurischianer“, sagte Norman. „Aus taxonomischer Sicht erscheint die Klassifizierung von Silesauriern als frühe Ornithischianer kontraintuitiv. Aber aus darwinistischer Sicht mussten sich die einzigartigen anatomischen Merkmale der Ornithischianer von irgendwoher entwickeln, und wo besser als von ihren nächsten Verwandten: ihren saurischischen Cousins!“

Bezug:

  1. David B. Norman, Matthew G. Baron, Mauricio S. Garcia, Rodrigo Temp Müller. Taxonomische, paläobiologische und evolutionäre Implikationen einer phylogenetischen Hypothese für Ornithischia (Archosauria: Dinosauria). Zoological Journal of the Linnean Society, 2022; DOI: 10.1093/zoolinnean/zlac062
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