Archäologie Rätsel der Riesen

Das Berliner Museum für Naturkunde zeigt einen neuen Superlativ: das höchste Saurierskelett der Welt.

Auch Tote können wachsen. 150 Millionen Jahre nach seinem Ableben ist der Brachiosaurus brancai im Berliner Museum für Naturkunde um fast eineinhalb Meter in die Höhe geschossen. Nun hebt er seinen vergleichsweise winzigen Kopf weit unter das neue Glasdach des Lichthofs. Aus 13,24 Meter Höhe wird er die Besucher beäugen, wenn der Sauriersaal am 13. Juli wiedereröffnet wird. Damit ist der Sauropode das weltweit höchste aufgestellte Dinosaurierskelett aus echten Fossilien.

Für den postmortalen Wachstumsschub ist Kristian Remes verantwortlich. Der Paläontologe hat die kanadische Spezialfirma beraten, die den Koloss vor zwei Jahren demontiert, dann gereinigt, konserviert und nun neu aufgestellt hat. »Vorher sah der Brachiosaurus tonnenförmig und ziemlich behäbig aus«, sagt Remes. »Die Vorderbeine waren abgewinkelt, wie im Liegestütz.« Nun streckt der Gigant unter dem verschlankten Körper seine Glieder und setzt den rechten Vorderfuß dynamisch nach vorn. »Die alte Haltung wäre rein mechanisch gar nicht möglich gewesen. Der hätte dauernd Sehnenabrisse gehabt«, meint Remes. Für seine Doktorarbeit hat er die Muskelpartien des Schultergürtels am Computer rekonstruiert. Auch der Hals wurde nach biomechanischen Berechnungen neu justiert, jetzt reckt das Urtier ihn in einem Winkel von 80 statt 60 Grad in die Höhe. So stimmt die Druckverteilung.

Als der Brachiosaurus vor 70 Jahren zum ersten Mal aufgerichtet wurde, gestützt von einem Stahlkorsett, stellte man sich Dinosaurier als lahme Reptilien vor, die sich mühsam durch die Gegend schleppten. Diese Vorstellung ist überholt. Nun trägt der Sauropode seinen Schwanz agil in der Luft, statt ihn auf dem Boden hinter sich herzuschleifen. »Man hat nur Fuß-, keine Schleifspuren gefunden«, erklärt Remes. »Außerdem hätte er sonst nie das Gleichgewicht halten können.« Nach der Richtigstellung wirkt das Urviech sogar recht behände, soweit das für ein Lebewesen mit dem Gewicht eines Schwerlasters vorstellbar ist.

Etwa 40 Tonnen wog der Pflanzenfresser, hat Hanns-Christian Gunga vom Institut für Physiologie der Berliner Charité berechnet. Das ist wesentlich weniger, als man früher schätzte. Der Weltraummediziner beschäftigt sich normalerweise mit den Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf den Körper. Seine Erkenntnisse nutzt er, um die Physiologie der urzeitlichen Schwergewichte zu erforschen. Er nahm das Skelett des Dinosauriers mit dem Laserscanner auf und kalkulierte die Körpermasse, die Größe der Organe und den Energieverbrauch. Allein das Herz, das die 1900 Liter Blut durch den Körper des Kolosses pumpte, wog 200 Kilo. An die 213000 Kalorien verbrauchte der Gigant am Tag – im Ruhezustand.

Warum sind Brachiosaurus und seine Verwandten derart groß geworden, bis zu zehnmal größer als alle anderen Landlebewesen? Wie funktionierten diese Riesen? Und wo liegen die Grenzen des Wachstums? Das versuchen Paläontologen, Zoologen, Ernährungswissenschaftler, Geochemiker und Ingenieure in dem Projekt »Biologie der Sauropoden: Die Evolution des Gigantismus« herauszufinden. Gerade wurde die Finanzierung bis 2010 verlängert. Die Hälfte der Forschungszeit ist nun um, erste Zwischenergebnisse liegen vor.

Martin Sander, der Koordinator des Projekts, stellt die zentrale Frage lieber andersherum. »Warum werden Säugetiere nicht so groß? Warum gibt es keine 50 Tonnen schweren Elefanten?« Denn grundsätzlich gelte: »Größer ist besser, mit wenigen Ausnahmen.« Weniger Feinde, mehr Erfolg bei Jagd und Fortpflanzung, effizientere Körperfunktionen und eine längere Lebensdauer zählten zu den Vorteilen der Größe. »Jede Art reizt ihren Bauplan aus«, erklärt der Paläontologe. Demnach läge das Geheimnis der Größe in der Konstruktion der Sauropoden. Sie waren Meister im Leichtbau, ihre Wirbelkörper hatten Hohlräume, vermutlich gefüllt mit Luftsäcken. Diese stützten gleichzeitig als pneumatisches System den langen Hals der Tiere, sodass Bänder und Muskeln entlastet wurden, nehmen Christian Meyer und Daniela Schwarz vom Naturhistorischen Museum Basel an. So konnte Brachiosaurus seinen ausladenden Hals wie einen Kran manövrieren.

15000 Liter Luft fassten die Kolosse. Sie atmeten einmal alle zwei Minuten

Die wichtigste Funktion der luftgefüllten Beutel muss jedoch die Optimierung der Atmung gewesen sein. Dinosaurier hatten höchstwahrscheinlich ein ähnliches Atemsystem wie Vögel, die Nachfahren der Raubsaurier. Bei ihnen finden sich ebenfalls Ausbuchtungen in der Wirbelsäule. Sie bergen ein System aus Hautsäcken, das wie ein Blasebalg – hinter der Lunge – Luft ansaugt, zwischenspeichert und schließlich beim Ausatmen ein zweites Mal durch die Lunge presst. Die Lunge des Menschen ist eine Sackgasse, Vögel dagegen atmen auf Durchzug. Das ist weitaus effizienter.

Ein solches Atemsystem würde erklären, wie die Sauropoden es schafften, ihren enormen Körper mit ausreichend Sauerstoff zu versorgen. 3000 Liter fasste die Lunge des Brachiosaurus, hat Gunga ausgerechnet, die Luftsäcke zusätzliche 12000 Liter. Der Koloss atmete nur alle zwei Minuten einmal. Gleichzeitig konnte er über die große Oberfläche der Luftbeutel überschüssige Wärme loswerden. Die Dinosaurier waren nämlich aller Wahrscheinlichkeit nach Warmblüter, keine wechselwarmen Reptilien. Lange hatte man das schon allein wegen Atem- und Abwärmeproblemen für unmöglich gehalten. Mit Hilfe dieses Sacksystems erledigt die Durchstromlunge beide Aufgaben.

»Die Sauropoden müssen einen enorm hohen Stoffumsatz gehabt haben«, sagt auch Sander. Er untersuchte die Mikrostruktur der gigantischen Knochen und stellte fest, dass die Dinosaurier genauso schnell wuchsen wie Säugetiere. »Das geht bei den Körpergrößen nur mit unglaublichen Wachstumsraten«, erklärt der Paläontologe. Bis zu zwei Tonnen legten die Urtiere in ihrer Jugend jährlich zu. Reptilien dagegen werden langsam größer, dafür wachsen sie ihr ganzes Leben lang. Mit einem wechselwarmen Körper ist ein rasantes Wachstum nicht zu schaffen.

Die Saurier leben weiter – nur werden sie heute nicht mehr so groß

Wie Brachiosaurus und seine Verwandten an die Nährstoffe für den Aufbau und Betrieb ihrer Kolossalleiber kamen, erforscht Jürgen Hummel von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität Bonn. Er steckte Nachfahren der damals verfügbaren Pflanzen – Ginkgos, Baumfarne, Schachtelhalme, Araukarien – in Tanks und testete, wie viel Nahrung Mikroorganismen dem Grünzeug entziehen können.

Die Sauropoden mussten sich nämlich auf die Fermentation in ihrem Verdauungstrakt verlassen, um die hartblättrige Nahrung nutzbar zu machen. »Kauen konnten sie mit ihren Zähnen nicht, nur Zweige abknipsen, wie mit einer Heckenschere«, sagt der Paläontologe Kristian Remes. »Die haben sie dann einfach runtergeschluckt.« Etwa 150 Kubikmeter Raum konnten die Urtiere mit ihren langen Hälsen abmähen, ohne einen Schritt zu laufen.

Lange war man davon ausgegangen, dass die prähistorischen Gewächse nicht genug Nährstoffe enthielten, um solch riesige Lebewesen zu ernähren. Doch Hummel zeigte, dass man das Buschwerk nur mehrere Tage lang fermentieren lassen muss. »Für große Tiere ist das kein Problem«, sagt Martin Sander. Die Eingeweide der Riesen waren offensichtlich groß genug für eine »geringe Passagerate«: Das Pflanzenmaterial konnte sich tagelang im Saurierkörper zersetzen.

Etwa 300 Kilo Gestrüpp musste Brachiosaurus pro Tag hinunterschlingen, um satt zu werden. Auf Dauer konnte das nicht gut gehen, berechnete ein Team um Jared Diamond von der California University School of Medicine: Der Lebensraum der Dinosaurier sei zu klein gewesen, um genug Tiere dieser Größe zu ernähren, damit der Fortbestand der Art gesichert gewesen sei. Denn wenn die Populationsdichte zu gering werde, laufe eine Spezies Gefahr, plötzlich auszusterben.

»Das Problem haben die Dinosaurier mit dem Eierlegen gelöst«, sagt dagegen Martin Sander. Anders als bei Säugetieren habe bei ihnen die Körpergröße nicht die Zahl der Nachkommen beschränkt. Mit teilweise riesigen Gelegen sicherten sich die Kolosse gegen das Aussterben ab. »Nach einer Katastrophe haben sie sich schnell wieder erholt, deshalb konnten sie sich eine geringe Populationsdichte leisten«, erklärt Sander.

Der Projektkoordinator ist nach drei Jahren Forschungsarbeit sicher, dass es der raffinierte Bauplan war, der die Giganten zu Erfolgsmodellen machte.

Andere Wissenschaftler versuchen, den Riesenwuchs mit externen Faktoren wie der Zusammensetzung der Atmosphäre zu erklären. Doch dieser Ansicht widerspricht Sander: »Über 150 Millionen Jahre ist der Gigantismus in verschiedenen Evolutionslinien immer wieder aufgetaucht. Die Umweltbedingungen waren während dieses Zeitraums aber sehr unterschiedlich.« Einig sind sich die meisten Urzeitforscher dagegen darin, dass die Dinosaurier keineswegs ausgestorben sind. Sie leben in den Vögeln weiter. Nur werden Rotkehlchen eben nicht so groß.

Mitarbeit: Antje Kunstmann