Portsmouth - Vor etwa 100 Millionen Jahren kreuzten gigantische Reptilien den Himmel des heutigen Marokko. Der Hals der Flugsaurier (Pterosauria) war länger als der von Giraffen, eine anatomische Besonderheit, die Forschern bis heute Rätsel aufgibt: Wie mussten die Wirbelknochen beschaffen sein, um nicht unter der Last zu zerbrechen? Nun haben Forscher um den Paläobiologen David Martill von der britischen University of Portsmouth eine erste Antwort gefunden. Sie untersuchten die Flugsauriergruppe der Azhdarchidae. Demnach sorgten Querstreben, die wie Fahrradspeichen den zentralen Nervenkanal der Halswirbel mit der Wirbelwand verbanden, für Stabilität.

Biotechnik und Leichtbau bei den Dinos

Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Untersuchung jetzt in dem Fachmagazin iScience. „Das ist anders als alles, was bisher in einem Wirbel von irgendeinem Tier gesehen wurde“, erklärt Martill die Bedeutung der Entdeckung. Die Azhdarchidae (benannt nach einer drachenähnlichen Kreatur in der persischen Mythologie) gehören mit Flügelspannweiten von bis zu zwölf Metern und einer Halslänge von über 2,5 Metern zu den größten fliegenden Tieren, die jemals gelebt haben. Die Flugsaurier starben wie die anderen Dinosaurier vor 66 Millionen Jahren aus. Die Forscher betrachteten Knochenfunde aus der ostmarokkanischen Grenzregion Kem Kem in einem Computertomographen.

Foto: iScience/David Martill et al.
Etliche Speichen stabilisieren den Knochen im Inneren: „Echte Leistung der Biotechnik.“

„Mit der Größe gehen eine Reihe komplizierter biologischer Probleme einher“, sagt Nizar Ibrahim, Anatom und Paläontologe an der Universität von Portsmouth und Mitautor der Studie: „Wie baut man ein Skelett für einen Riesenflieger?“ Mithilfe von Tomographie und 3D-Modellierungen stellten die Wissenschaftler fest, dass sich in den Hohlräumen der Halswirbel etliche etwa einen Millimeter dicke „Stacheln“ befanden, sogenannte Trabekel, die sich wie die Speichen eines Fahrradrads in der Mitte kreuzten und eine wendelförmige Anordnung (Helix) entlang des Knocheninneren bildeten. Die Speichen umgaben ein zentrales Rohr, in dem sich das Rückenmark des Tieres befand.

„Eine unserer wichtigsten Erkenntnisse ist die Anordnung von Querstreben innerhalb des Wirbelzentrums“, erklärt Martill. „Die Evolution hat diese Kreaturen zu fantastischen, atemberaubend effizienten Fliegern geformt.“ Wissenschaftler dachten zuvor, der Hals des Flugsauriers habe eine einfachere Rohr-in-Rohr-Struktur, so Martill. Aber das habe eine wichtige Frage offen gelassen: „Wie können ihre dünnwandigen Knochen, die zur Gewichtsreduzierung der fliegenden Reptilien benötigt werden, ihren Körper noch stützen und es ihnen ermöglichen, schwere Beutetiere zu fangen und zu essen?“ Die Frage berühre neben der Flugfähigkeiten auch die Nahrungsökologie der Tiere.

Die Verdopplung der Knicklast

Um nun zu prüfen, ob die Speichen die Knochen zusätzlich stützen, probierten die Forscher einige mathematische Modelle durch. Dabei fanden sie, dass 50 Trabekel bereits ausreichten, die Knicklast des Wirbels beinahe zu verdoppelten. Die Wissenschaftler errechneten auch, dass ein Flugsaurier mit dieser Halskonstruktion eine zwischen neun und elf Kilogramm schwere Beute hätte heben können – was ungefähr der Größe eines ausgewachsenen Truthahns entspreche. „Es ist eine echte Leistung der Biotechnik“, staunt Ibrahim. Der Knochenbefund stütze die Vermutung, dass sich die fleischfressenden Azhdarchiden auch von größeren Beutetieren ernährt haben

Doch abgesehen vom Fangen und Heben ihrer Beute, hat die komplizierte Knochenstruktur ihres Halses den Flugsauriern wohl auch dabei geholfen, starken Winden zu widerstehen, die beim Fliegen gegen ihre bis zu 1,5 Meter langen Schädel drückten. Oder, so eine weitere Vermutung: Ein stabiler Knochenbau konnte die möglicherweise heftigen Schläge anderer Saurier bei Revier- oder Futterstreitigkeiten aushalten. Es seien hier allerdings noch viele weitere Untersuchung notwendig, so die Forscher. Ein Problem bestehe darin, dass es nur sehr wenige gut erhaltene Wirbelknochen der Azhdarchiden gebe.