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Die frühesten Dinosaurier waren unauffällige Kleinspieler auf einem Superkontinent voller anderer alter Reptilien, als sie sich vor etwa 230 Millionen Jahren zum ersten Mal entwickelten.
Doch 30 Millionen Jahre später dominierten Dinosaurier den Planeten und kamen in allen Formen, Größen und Gestalten vor, während viele ihrer Reptilien-Gegenstücke ausgestorben waren. Warum genau sie evolutionär so erfolgreich waren, ist seit langem ein Rätsel, aber neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass einige Antworten auf diese Frage möglicherweise in dem enthalten sind, was sie zurückließen: Dinosaurierkot.
„Wir wissen viel über ihr Leben und ihr Aussterben, aber nicht, wie sie entstanden sind“, sagte Martin Qvarnström, Hauptautor einer Studie über den Aufstieg der Dinosaurier, die am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, und Paläontologe an der Universität Uppsala in Schweden.
Um die ausgestorbenen Riesen besser zu verstehen, untersuchten Qvarnström und seine Kollegen übersehene Fossilien, die als Bromalite bekannt sind: Überreste des Verdauungssystems – auch Dinosaurierkot und Erbrochenes genannt.
Sie untersuchten mehr als 500 Fossilien, die über einen Zeitraum von 25 Jahren an rund zehn Standorten im Polnischen Becken, einem Gebiet im Süden Polens, gesammelt wurden. Die Überreste stammen aus einer Zeitspanne von der späten Trias bis zur frühen Jurazeit, von vor etwa 247 Millionen Jahren bis vor 200 Millionen Jahren.
„(Bromalite) enthalten so viele paläoökologische Informationen, aber ich glaube nicht, dass Paläontologen das wirklich anerkannt haben und sie größtenteils als Witz betrachtet haben; „Man sammelt ein paar Koprolithen, weil es lustig ist“, sagte Qvarnström und bezog sich dabei auf versteinerten Kot. Sie fanden heraus, dass der versteinerte Kot und das Erbrochene – wissenschaftlich bekannt als Koprolithen bzw. Regurgitaliten – im Laufe der Zeit an Größe und Vielfalt zunahmen, was auf die Entstehung größerer Tiere und anderer Ernährungsweisen hindeutet.
Durch Untersuchung der Form und des Inhalts der Bromalite und sie mit versteinerten Skeletten und Fußabdrücken in Verbindung zu bringen Die an den Standorten gefundenen Gegenstände konnten von den Forschern identifiziert werden und kategorisieren Sie die Tiere, die sie wahrscheinlich hervorgebracht haben.
Auf diese Weise konnten die Forscher verstehen, wie viele, welche Arten und Größen von Dinosauriern und anderen Wirbeltieren sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Landschaft aufhielten. Die Analyse, deren Fertigstellung zehn Jahre dauerte, ermöglichte es dem Team herauszufinden, warum Dinosaurier so berühmt wurden.
In einigen Fällen war es möglich, anhand der Größe und Form eines Fossils visuell zu beurteilen, welcher Dinosauriertyp für einen Bromalit verantwortlich war – ein spiralförmiger Koprolith stammte wahrscheinlich von einem Tier mit einem Spiraldarm –, aber in vielen anderen Fällen Es war notwendig, mit Spezialgeräten einen detaillierten 3D-Scan der inneren Struktur des Bromalits zu erstellen, um zu verstehen, was die Fossilien enthielten.
Alte Verdauungsreste können „wie etwas aussehen, das Ihr Hund im Park hinterlassen hat, und es ist sehr offensichtlich, was sie sind.“ In anderen Fällen, insbesondere bei Pflanzenfressern, sind sie schwieriger zu erkennen“, sagte er.
Das Team scannte die innere Struktur der Fossilien in der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankreich. Die riesige Anlage, ein ringförmiges Synchrotron mit einem Umfang von 844 Metern (2.800 Fuß), erzeugt Röntgenstrahlen, die zehn Billionen Mal heller sind als medizinische Röntgenstrahlen, und ermöglicht Wissenschaftlern die Untersuchung von Materie auf molekularer und atomarer Ebene.
„Es ist ein bisschen wie ein CT-Scanner im Krankenhaus. Es funktioniert auf die gleiche Weise, aber mit viel höherer Energie. „Das brauchen wir, um diese wirklich hohe Auflösung und auch den guten Kontrast zu bekommen“, sagt Qvarnström sagte.
Die Koprolithen enthielten Überreste von Fischen, Insekten und Pflanzen und manchmal auch anderen Beutetieren. Einige Überreste waren wunderschön erhalten, darunter winzige Käfer und halbfertige Fische. Andere Koprolithen enthielten von Raubtieren zerquetschte Knochen.
„Die Skelettfossilien, Fußabdrücke und Bromalite von Standorten in Polen liefern eine Reihe diskreter zeitlicher Schnappschüsse, die den Übergang von einer Welt mit wenigen Dinosauriern zu einer Welt, in der sie dominieren, zeigen“, sagte Lawrence H. Tanner, Paläontologe an der Abteilung für Biologie und Umweltwissenschaften am Le Moyne College in New York. Tanner war an der Studie nicht beteiligt.
„Der Einsatz der Techniken aus dieser Studie an anderen Orten würde einen globaleren Kontext schaffen und ein differenzierteres Bild schaffen“, schrieb Tanner in einem Kommentar, der parallel zur Studie veröffentlicht wurde.
Die Autoren entwickelten fünf Phasen, um den Aufstieg der Dinosaurier zu erklären: Ihre Vorfahren waren Allesfresser und fraßen Pflanzen und Tiere. Sie entwickelten sich zu den ersten fleisch- und pflanzenfressenden bzw. pflanzenfressenden Dinosauriern.
Ein entscheidender Wendepunkt kam, als die erhöhte vulkanische Aktivität möglicherweise zu einer vielfältigeren Auswahl an Pflanzen führte, von denen man sich ernähren konnte, gefolgt von der Entstehung großer und vielfältigerer pflanzenfressender Dinosaurier.
Diese Phase wiederum führte zur Entwicklung der riesigen fleischfressenden Dinosaurier, die zu Beginn der Jurazeit vor 200 Millionen Jahren von Filmregisseuren und Kinderbüchern geliebt wurden. Die Vorherrschaft der Dinosaurier hielt an, bis ein Asteroid vor 66 Millionen Jahren vor der Küste des heutigen Mexiko einschlug und die Dinosaurier zum Aussterben verurteilte.
Vor dieser neuesten Forschung wurden zwei Theorien vorgeschlagen, um den Übergang von einer Welt, die von nicht-dinosauriischen Reptilien dominiert wird, zu einer Welt zu erklären, in der die Dinosaurier vorherrschend waren, heißt es in der Studie.
Laut der Studie deutete ein Modell darauf hin, dass Dinosaurier sich entwickelten, um ihre Rivalen physisch zu übertreffen. Die aufrechte Haltung der Dinosaurier, die aus der Positionierung ihrer Hinterbeine direkt unter ihrem Körper resultierte, kombiniert mit flexiblen Knöcheln, machte sie äußerst beweglich und effizienter als ihre evolutionären Konkurrenten wie Reptilien mit gespreizten Beinen. Alternativ glauben einige Forscher, dass Dinosaurier zufällig besser in der Lage waren, sich an die dramatischen Klimaveränderungen am Ende der Trias anzupassen.
Qvarnström sagte, die auf den polnischen Fossilien basierenden Untersuchungen legten nahe, dass eine Kombination der beiden Hypothesen eine wahrscheinlichere Erklärung lieferte, mit einem „komplexen Zusammenspiel mehrerer Prozesse“, das bedeutete, dass Dinosaurier besser in der Lage waren, damit umzugehen, wie Umweltveränderungen die verfügbare Nahrung veränderten.
Die Studie ergab beispielsweise, dass Nahrungsreste, die aus Bromaliten von Dicynodonten gewonnen wurden, einem alten Säugetierverwandten mit einem schildkrötenförmigen Kopf, darauf hindeuten, dass die Kreatur eine eingeschränkte Ernährung hatte und sich hauptsächlich von Nadelbäumen ernährte. Es verschwand vor etwa 200 Millionen Jahren aus dem Fossilienbestand.
Dinosaurier hingegen schienen eine Vielzahl von Pflanzen zu fressen. Das Team fand beispielsweise heraus, dass der Inhalt der Koprolithen der ersten großen pflanzenfressenden Dinosaurier, der Sauropodomorphen, große Mengen an Baumfarnen, aber auch viele andere Pflanzenarten und Holzkohle enthielt. Das Team vermutet, dass Holzkohle zur Entgiftung der Farne beigetragen hat, die giftig sein können.
Grzegorz Niedźwiedzki, der leitende Autor der Studie und Paläontologe an der Abteilung für Organismenbiologie in Uppsala; Evolution und Entwicklung, sagte, der Grund für den evolutionären Erfolg der Dinosaurier sei eine Botschaft, die auch heute noch gilt: „Iss dein Gemüse und lebe länger.“
