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Hatten Sauropoden eingebaute Sumpfkühler?

Sauropoden waren extreme Dinosaurier. Von den relativ kleinen Zwergarten - immer noch beachtliche 3 Meter lang - bis hin zu Riesen, die sich über 1, 80 Meter lang erstreckten, gehörten diese kleinköpfigen, mit Säulen versehenen, langhalsigen Dinosaurier zu den seltsamsten Kreaturen, die jemals auf der Erde lebten. Lassen Sie sich nicht von der Vertrautheit von Arten wie Apatosaurus und Brachiosaurus täuschen. Die Anatomie der Sauropoden war so seltsam, dass Paläontologen immer noch grundlegende Fragen ihrer Biologie diskutieren. Wie Sauropoden sich paarten, fütterten, Blut aus ihren Herzen in ihre Köpfe pumpten und selbst wie sie ihren Hals hielten, haben die Fachleute reichlich zur Debatte angeregt. Zu den am längsten laufenden Rätseln gehört, wie sich solch gewaltige und zweifellos aktive Tiere vor einer Überhitzung schützen konnten. Vielleicht liegt die Lösung in einer anatomischen Eigenart, die mit Vögeln geteilt wird.

Diplodocus und Verwandte hatten möglicherweise ein Problem mit der Körpertemperatur. Mehrere Beweise, von der Histologie bis hin zu den Proportionen der Gliedmaßen, haben gezeigt, dass ausgestorbene Dinosaurier physiologische Profile hatten, die eher denen von Vogeldinosauriern und Säugetieren ähnelten als denen von Reptilien. Die Aufrechterhaltung eines aktiven Stoffwechsels und einer hohen Körpertemperatur kostete jedoch gigantische Dinosaurier. Je größer der Dinosaurier, desto schwieriger wäre es gewesen, überschüssige Wärme abzuleiten. Wenn ein heißlaufender Sauropod ihn einholen musste, um einen Partner einzuholen, oder um einem Stalking Theropod zu entkommen, bestand die Gefahr, dass der Dinosaurier durch Training überhitzt wurde.

Die Schwierigkeit, die große Sauropoden mit Hitze zu tun haben müssen, wurde manchmal als Grund dafür angeführt, dass diese Dinosaurier eine ektotherme, krokodilartige Physiologie hatten müssen oder dass es sich um „Gigantothermen“ handelte, die aufgrund ihrer Größe nur relativ hohe Körpertemperaturen aufrechterhielten und hatte daher ein wenig mehr Spielraum mit Wärme, die durch Bewegung erzeugt wurde. Wie der Paläontologe Matt Wedel 2003 in einer Übersicht über die Sauropodenbiologie darlegte, basieren diese Positionen auf Annahmen über Dinosaurier-Atmungssysteme und -Physiologie, die Krokodile als Modelle verwendeten. Die Knochenmikrostruktur hat nicht nur gezeigt, dass Sauropoden extrem schnell gewachsen sind wie Säugetiere, sondern auch Paläontologen haben festgestellt, dass Sauropoden vogelähnliche Atmungssysteme haben, die Lungen mit einem System von Luftsäcken kombinieren. Ein solches System wäre auf einen aktiven, endothermen Lebensstil abgestimmt, einschließlich einer Möglichkeit, überschüssige Wärme abzuleiten.

Wir wissen, dass Sauropoden wegen ihrer Knochen Luftsäcke hatten. Insbesondere im Nacken drangen Luftsäcke, die aus dem Kern des Atmungssystems stammten, in den Knochen ein und hinterließen markante Vertiefungen. (Theropoden-Dinosaurier sind zwar nicht immer so umfangreich, weisen aber auch Hinweise auf diese Luftsäcke auf. Bis heute hat jedoch niemand solide Hinweise auf Luftsäcke bei den ornithischischen Dinosauriern gefunden, zu denen gehörnte Ceratopsier, Hadrosaurier mit Schaufelschnabel und gepanzerte Ankylosaurier gehören .) Zusätzlich zur Erleichterung der Skelette von Sauropoden und zur Steigerung ihrer Atmungseffizienz hat dieses komplexe System möglicherweise dazu beigetragen, dass Sauropoden Wärme durch Verdunstungskühlung abgeben können, wie dies heutzutage bei großen Vögeln der Fall ist. Das Konzept ähnelt dem eines Sumpfkühlers: Die Verdunstung von Wasser in den feuchten Geweben der Luftröhre eines Sauropoden während des Ausatmens hätte dazu beigetragen, dass der Dinosaurier Wärme in die Luft abgegeben hätte.

Aber die Rolle von Luftsäcken in einem solchen System, geschweige denn ein Tier, das 80 Fuß lang oder länger ist, ist unklar. Die Schlussfolgerung ist offensichtlich - wie Vögel hatten Sauropoden die anatomische Ausrüstung, um sich abzukühlen -, aber die Mechanik des Prozesses ist immer noch unklar, da wir keinen lebenden Mamenchisaurus beobachten können. Anfang des Herbstes debütierten die Biologin Nina Sverdlova und Kollegen mit Forschungsarbeiten, die Paläontologen dabei helfen könnten, die Sauropodenatmung genauer zu untersuchen.

Aus Beobachtungen von lebenden Vögeln erstellte Sverdlova ein virtuelles Modell der Luftröhre und des Luftsacks eines Huhns, um den Wärmeaustausch zu simulieren. Die Forscher fanden heraus, dass ihr relativ einfaches Modell in der Lage war, experimentelle Daten von lebenden Vögeln anzunähern, und so könnten ähnliche Modelle Paläobiologen dabei helfen, abzuschätzen, wie Sauropoden Wärme abgaben. Wir müssen abwarten, was zukünftige Studien herausfinden. Diese Beweislinie wird die Debatte über die Physiologie und Körpertemperatur von Sauropoden nicht vollständig lösen, aber es kann Paläobiologen helfen, die Kosten und den Nutzen einer solchen Größe genauer zu untersuchen.

Verweise:

Sander, P., Christian, A., Clauss, M., Fechner, R., Gee, C., Griebeler, E., Gunga, H., Hummel, J., Mallison, H., Perry, S., Preuschoft, H., Rauhut, O., Remes, K., Tutken, T., Wings, O., Witzel, U. 2011. Biologie der Sauropodendinosaurier: Die Evolution des Gigantismus. Biological Reviews 86: 117 & ndash; 155

N. Swerdlowa, M. Lambertz, U. Witzel, S. Perry, 2012. Randbedingungen für Wärmeübertragung und Verdunstungskühlung im Luftröhren- und Luftsacksystem des Hausgeflügels: Eine zweidimensionale CFD-Analyse. PLOS One 7, 9. e45315

Wedel, M. 2003. Vertebrale Pneumatik, Luftsäcke und die Physiologie der Sauropodendinosaurier. Paleobiology 29, 2: 243 & ndash; 255

Hatten Sauropoden eingebaute Sumpfkühler?