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17. Januar 2013

Dinosaurier trugen Federn: Kuscheltiere im Jurassic Park

 Von Ute Kehse (Text) und Isabella Galanty (Grafik)
Der Epidexipteryx gilt heute als der nächste Verwandte der Vögel. Der theropode Dinosaurier konnte nicht fliegen, hatte aber bereits einen vogelähnlichen Knochenbau. Foto: Zhao Chuang/Xing Lida

Dinos waren selten nackte Echsen. Sogar der furchterregende Tyrannosaurus Rex trug ein flauschiges Federkleid. Fliegen konnten die meisten Dinosaurier wahrscheinlich trotzdem nicht. Die Forscher sind jetzt dabei, ihre Darstellung der Urzeit-Riesen zu überarbeiten.

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Ornithomimus, Vogelnachahmer, nannte der US- Paläontologe Othniel Charles Marsh eine Dinosaurierart, die er 1890 in Colorado entdeckte. Wegen der Füße: Drei kräftigen Zehen deuteten darauf hin, dass der zweibeinige Dinosaurier ein schneller Läufer war, ähnlich wie heute Strauße oder Emus.

Wie passend der Name ist, zeigte sich erst jetzt. In der Zeitschrift Science berichteten Forscher um Darla Zelenitsky von der University of Calgary, dass nicht nur das Skelett von Ornithomimus an einen Vogel erinnert, sondern auch sein Äußeres. An den Vorderarmen des schnellen Sauriers wuchsen vermutlich prachtvolle Federn. Die Extremitäten sahen aus wie Flügel. Das belegen drei neue Fossilien, die das kanadische Team untersucht hat. In die Lüfte konnte sich das schwere Tier, dessen Körper ansonsten mit einem feinen Flaum bedeckt war, freilich nicht erheben. Die Forscher rätseln nun, ob die herausgeputzten Arme eine Schaufunktion hatten – also bei der Partnersuche eine Rolle spielten – oder beim Brüten nützlich waren.

Ornithomimus ist nicht der einzige Saurier, der sich in den Augen der Paläontologen in den vergangenen Jahren von einer nackten Echse in ein Federvieh verwandelt hat. Auch die schrecklichen Tyrannosaurier waren flauschig, selbst die größten Vertreter der Gruppe. Im April beschrieben chinesische Forscher die Art Yutyrannus huali, die immerhin neun Meter lang war und 1,4 Tonnen wog – und von einer Art Pelz aus 15 Zentimeter langen Filamenten überzogen war. Auch die gefährlichen Velociraptoren aus dem Film Jurassic Park waren höchstwahrscheinlich befiedert – manche Forscher halten sie sogar für Vögel, die ihre Flugfähigkeit wieder verloren hatten.

Bei Fossilien anderer zweibeiniger Raubsaurier, zum Beispiel aus der Gruppe der Oviraptoren, dem mit sehr langen Krallen an den Vorderbeinen ausgestatteten Therizinosaurier oder dem relativ urtümliche Megalosaurier, entdeckten Forscher Überreste einfacher, faserartiger Federn. Noch vor wenigen Jahren gab es Streit darüber, ob solche Filamente tatsächlich die Vorläufer der Federn waren. Doch seither tauchte der Flaum bei immer mehr Gruppen auf.

Flaumiger Verdacht

Viele Paläontologen haben daher sogar den Verdacht, dass einfache Protofedern zur Grundausstattung aller Dinosaurier gehörten. Denn nicht nur bei zweibeinigen Raubsauriern, aus denen vor etwa 160 Millionen Jahren die Vögel hervorgingen, sondern auch bei entfernt verwandten Gruppen wie den Horndinosauriern oder primitiven Pflanzenfressern tauchten borstenartige Hautverlängerungen auf. Und die nächsten Verwandten der Dinosaurier, die fliegenden Pterosaurier, waren ebenfalls von daunenähnlichen Fasern bedeckt.

War das Erdmittelalter also nicht das Zeitalter schuppiger Schreckensechsen, sondern eine Epoche der Kuscheltiere? „Es wäre nicht so überraschend, wenn der Vorfahr von Dinosauriern und Flugsauriern von einem einfachen Flaum bedeckt gewesen wäre“, sagt der Paläontologe Gerald Mayr vom Forschungsinstitut Senckenberg in Frankfurt. Freilich ging die flauschige Hülle bei vielen Gruppen wieder verloren. Die teils riesigen vierbeinigen Sauropoden etwa oder die pflanzenfressenden Entenschnabeldinosaurier waren eindeutig von Hornplatten bedeckt; das zeigen versteinerte Hautreste.

Wie sich Federn, die kompliziertesten Hautfortsätze im Reich der Wirbeltiere, nach und nach entwickelten, wird vor allem durch zahlreiche neue Fossilien aus China immer klarer. Zwar fehlen immer noch gut erhaltene Fossilien aus dem frühen und mittleren Jura – jener Zeit vor 180 bis 160 Millionen Jahren, als sich die Federn entwickelt haben müssen. Doch auch Fossilien aus späteren Erdzeitaltern ermöglichen einen Blick auf primitive Federstadien. Die inzwischen berühmten gefiederten Dinosaurier, die vor allem in der chinesischen Provinz Liaoning gefunden wurden und die vor etwa 120 Millionen Jahren während der Kreidezeit lebten, geben einen differenzierten Eindruck davon, dass die Struktur der Federn immer komplizierter wurde, je näher ihre Träger im Dinosaurier-Stammbaum bei den Vögeln platziert sind.

Ein einfaches faseriges Kleid, von einigen Forschern Dinoflaum genannt, trat bei vielen Gruppen von Raubsauriern auf. In ihrer einfachsten Form bestanden diese Protofedern aus einer einzigen Faser. Im nächsten Stadium verzweigten sie sich zu büschelartigen Strukturen, die von einer gemeinsamen Wurzel ausgingen. Danach bildete sich ein Schaft aus, von dem mehrere dünne Äste abgingen, wie zum Beispiel einige in Bernstein eingeschlossene Federn aus Kanada zeigen. Die Hauptfunktion der sehr feinen Fasern dürfte der Schutz vor der Kälte gewesen sein. Raubdinosaurier waren warmblütig, und vor allem kleine Arten, die leicht auskühlten, trugen ein Kleid aus Protofedern. Dass der riesige Yutyrannus ebenfalls von einem dichten Zottelpelz umgeben war, führen die Forscher darauf zurück, dass zu seinen Lebzeiten in China eine eher ungemütliche Jahresdurchschnittstemperatur von zehn Grad Celsius herrschte.

Feine Fasern unter UV-Licht

Fossil eines Ornithomimus edmontonicus. Über diesen Dinosaurier war schon länger bekannt, dass er Federn trug, ohne fliegen zu können. Er bildete den Ausgangspunkt für die aktuelle Forschung.
Fossil eines Ornithomimus edmontonicus. Über diesen Dinosaurier war schon länger bekannt, dass er Federn trug, ohne fliegen zu können. Er bildete den Ausgangspunkt für die aktuelle Forschung.
Foto: dpa

Auch viele Dinobabys dürften flauschige Tierchen gewesen sein. So entdeckte Oliver Rauhut von der Ludwig-Maximilians-Universität München bei einem neuen Raubsaurier namens Sciurumimus (Eichhörnchen-Nachahmer) eine Schicht aus feinen Fasern, als er das Fossil mit UV-Licht bestrahlte. Der Vogelnachahmer Ornithomimus war als Jungtier ebenfalls von einfachen Protofedern umhüllt, wie Darla Zelenitsky und Kollegen berichteten.

Interessanterweise zeigt das Fossil eines ein Jahr alten Jungtiers noch keine Anzeichen der komplizierteren Federn mit Schaft, die Ornithomimus als Erwachsener trug. Die Forscher schließen daraus, dass Federn ursprünglich nicht zum Fliegen dienten, sondern als Schmuck. „Die flügelartigen Vordergliedmaßen wurden offenbar erst später im Leben benötigt, vielleicht während des Brütens oder bei der Balz“, sagt Zelenitsky. Bei modernen Vögeln entwickeln sich die Flügel schon kurz nach dem Schlüpfen.

Der Urvogel Archaeopteryx besaß schließlich aerodynamisch geformte, asymmetrische Schwungfedern – das letzte Stadium der Federentwicklung. Er schwebte zwar durch die Lüfte, war allerdings wohl nicht zum aktiven Schlagflug in der Lage. Wie schon aufgrund des Knochenbaus vermutet, zeigen nun auch Untersuchungen der Federn, dass Archaeopteryx nur gleiten konnte. Im November berichteten Nicholas Longrich von der Yale University und Kollegen in der Zeitschrift Current Biology, dass die Federn in den Flügeln von Archaeopteryx und etwa gleichzeitig lebenden gefiederten Dinosauriern anders angeordnet waren als bei heutigen Vögeln. „Archaeopteryx hatte ein seltsames Design mit mehreren Schichten langer Flugfedern“, sagt Longrich. „Der Dinosaurier Anchiornis hatte zahlreiche einfache, streifenförmige Federn, die sich überlappten.“

Die Forscher vermuten, dass die zusätzlichen Federn die Flügel versteiften. So eigneten sie sich zwar als Tragflächen zum Gleiten, aber nicht zum aktiven Fliegen. „Die Federn, die ursprünglich nur zur Schau dienten, erwiesen sich als exzellente Membranen für die Fortbewegung durch die Luft“, schildert Jakob Vinther von der University of Bristol die Entwicklung. „Erst sehr spät in der Evolution der Vögel entwickelte sich das, was wir als Schlagflug bezeichnen.“ Als die Federn dieses Stadium erreicht hatten, brauchte die Evolution nicht mehr viel zu experimentieren. Bis heute haben die Vögel das Design beibehalten.

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