Die Bildgebungstechnologie hat die Paläontologie revolutioniert und ermöglicht es Wissenschaftlern, Fossilien zu untersuchen, die tief im Gestein vergraben oder zu klein für die Handhabung sind. Zwei aktuelle Studien, an denen ich beteiligt war, zeigen das Potenzial der Technologie, darunter eine, die eine neue Dinosaurierart entdeckte, die andere Fleischfresser überragte, mit denen sie vor Hunderten von Millionen Jahren zusammenlebte.
In der ersten Studie untersuchten meine Kollegen und ich den Abdruck eines fossilen Kieferknochens, von dem 1899 lediglich beschrieben wurde, dass er von einem möglichen Dinosaurier stammte. Aufgrund seines Alters (203 Millionen Jahre alt) hatte das Exemplar als möglicherweise ungewöhnlich großer früher fleischfressender Dinosaurier an Bedeutung gewonnen.
Dinosaurier entstanden in der Trias vor 252 bis 201 Millionen Jahren, aber im Allgemeinen waren die fleischfressenden Formen weniger als 3 Meter lang und wogen nicht mehr als ein Schäferhund. Wir wussten, dass das Exemplar aus dem Jahr 1899 aus der späten Trias in der Nähe von Cardiff in Südwales Teile des Kiefers und der fleischfressenden Zähne eines alten Tieres aufwies und von einem Tier mit einer Länge von fünf Metern oder mehr stammen könnte.
Das Exemplar war seit 1899 kaum untersucht worden, da es nur aus Eindrücken im Gestein bestand. Zum Zeitpunkt der Entdeckung war der Block gespalten und ergab einen Abdruck der Innen- und Außenseite des Unterkiefers mit 16 Zähnen und Zahnfächern. Vom ursprünglichen Knochenmaterial blieb jedoch nichts übrig.
Traditionell fertigten Paläontologen einen Abguss des Exemplars aus Gips oder einem flexiblen Kunststoff an, doch ein solcher Abguss könnte das empfindliche Fossil beschädigen. So blieb das Exemplar über ein Jahrhundert lang im Museum aufbewahrt.
Wir haben eine neue, aber einfache Methode zur Erfassung eines 3D-Modells namens Photogrammetrie angewendet. Dabei werden zahlreiche Fotos der beiden natürlichen Felsformen aufgenommen und diese dann mithilfe einer 3D-Modellierungssoftware zusammengefügt, ähnlich wie bei der Panoramafunktion vieler Smartphones, mit der Fotos einer weiten Aussicht kombiniert werden können.
Der resultierende 3D-Kiefer kann von allen Seiten betrachtet und gedreht werden. Das macht es viel einfacher zu studieren als die Gesteinsformen.
Die Methode verursachte keinen Schaden an dem einzigartigen Fossil und kann zur weiteren Untersuchung mit anderen Wissenschaftlern geteilt werden. In diesem Fall war die natürliche Gesteinsform sehr detailliert und enthielt Informationen über Kanäle durch den Knochen für Blutgefäße und Nerven und sogar über die Zacken an den Schneidkanten der Zähne.
Wir haben es mit anderen Dinosaurierfossilien verglichen und festgestellt, dass es von einem ähnlichen Dinosaurier stammt Dilophosaurus aus der frühen Jurazeit vor 201–174 Millionen Jahren in den USA. Aber es war 10 Millionen Jahre älter und eine völlig neue Gattung und Art.
Wir haben es benannt Newtonsaurus cambrensis nach Edwin Tulley Newton, der es 1899 erstmals untersuchte. Der Kiefer lässt auf ein ursprünglich 5 bis 7 Meter langes Tier schließen, einen großen zweibeinigen Fleischfresser mit Greifhänden und kräftigen Kiefern.
Über den Autor
Michael J. Benton ist Professor für Wirbeltierpaläontologie an der Universität Bristol.
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.
In der zweiten Studie haben wir ein winziges Reptilienskelett gescannt, ebenfalls aus Trias-Gesteinen. Dieses Exemplar wurde in Devon gefunden und war mit 243 Millionen Jahren 40 Millionen Jahre älter.
Als es 2015 gefunden wurde, versuchte der Sammler Rob Coram, das winzige Skelett mit traditionellen Methoden zu säubern, indem er Sandkörner mit einer feinen Nadel entfernte. Allerdings machte die geringe Größe des Exemplars mit einem 1 cm großen Schädel und drei Zähnen pro Millimeter dies unmöglich.
Wir haben zunächst einen CT-Röntgenscan mit einem normalen Mikro-CT-Scanner durchgeführt und eine detaillierte 3D-Rekonstruktion erstellt. Da die Details jedoch nicht ausreichten, haben wir es dann am europäischen Synchrotron in Grenoble, Frankreich, gescannt, damit jeder Zahn und viele andere Strukturen detailliert wiedergegeben werden konnten. Ein Synchrotron erzeugt einen extrem intensiven Lichtstrahl, mit dem Wissenschaftler winzige Materie untersuchen.
Die Scans und die Rekonstruktion zeigen uns, dass es sich um dieses kleine Reptil handelt, dem wir einen Namen gegeben haben AgriodontosaurusEr war ein Insektenfresser. Es kämpfte mit kakerlakenähnlichen Käfern, die so groß wie sein Kopf waren, und knirschte mit seinen breiten, meißelartigen Zähnen in deren Nagelhaut.
Virtuelle Paläontologie
CT-Scans sind in der Paläontologie mittlerweile allgegenwärtig, und Hunderte von Scan-Geräten sind in Forschungsabteilungen von Universitäten und Museen installiert.
Im Fall der AgriodontosaurusCT-Scans gaben uns klare Ansichten der Zonen mit kompaktem und weniger kompaktem Knochen sowie der Zahnansätze.
Jetzt ermöglichen digitale 3D-Modelle Wissenschaftlern einen Blick in das Innere von Knochen und Muscheln und offenbaren verborgene anatomische Informationen. Beispielsweise entwickelten sich im Laufe ihres Lebens mehrere Schalenorganismen wie Ammoniten und Foraminiferen aus einer einzigen Schalenkammer und wickelten sich immer weiter nach außen, während sie neue Wohnkammern errichteten. Die gesamte Entwicklungsgeschichte befindet sich im Inneren der erwachsenen Hülle und kann in den Scans herausgeschnitten werden.
Die digitalen Modelle von Fossilien können auch für Funktionsversuche genutzt werden. Beispielsweise können die mechanischen Eigenschaften von Schädeln analysiert, die Gelenke von Kiefer und Schädel eines Tieres modelliert, seine Muskeln rekonstruiert und seine Beißkräfte berechnet werden. Das sagt uns das Tyrannosaurus rex könnte eine Beißkraft von bis zu 50.000 Newton ausüben, was einer Kraft von 5 Tonnen entspricht.
Ein anderer Ansatz, die Finite-Elemente-Analyse, ermöglicht es Paläontologen, die Reaktionen eines Skeletts oder Schädels auf Druck und Spannung zu testen. Diese biotechnologischen Studien haben beispielsweise gezeigt, dass Raubdinosaurier im Allgemeinen nicht gut darin waren, ihre Beute durch Drehen und Wenden zu bekämpfen – sie konzentrierten sich hauptsächlich auf gerade Auf- und Abbisse.
Das ist die neue Welt der virtuellen Paläontologie. Mal sehen, wohin es uns führt.
